Cristais antigos apontam para um início surpreendentemente precoce das placas tectônicas
Zircões resistentes sugerem que a subducção da crosta oceânica começou há 4 bilhões de anos
Depois de usar uma forma de inteligência artificial (IA) para analisar alguns dos cristais mais antigos do planeta, os pesquisadores concluíram que as placas tectônicas – a maquinaria geológica da Terra que faz flutuar placas gigantes de crosta através e às vezes dentro do manto – começaram muito antes de muitos. os cientistas presumiram.
O estudo do grupo encontra evidências do seu início há mais de 4 mil milhões de anos, durante o éon Hadeano – apenas algumas centenas de milhões de anos após a formação do planeta. O trabalho sugere que a tectónica pode ter tido uma participação precoce na criação da primeira terra e no início da vida, diz Ross Mitchell, geofísico da Academia Chinesa de Ciências e coautor do novo estudo, que foi publicado hoje no Proceedings of the National. Academia de Ciências . “A Terra Hadeana teria sido habitável”, afirma ele.
que as placas tectónicas É geralmente aceite começaram há mais de 3 mil milhões de anos, depois de a Terra ter arrefecido o suficiente para formar uma tampa estagnada de crosta que cobre um manto ultraquente. À medida que placas de crosta oceânica começaram a cair no manto, desencadearam erupções vulcânicas, que criaram cadeias de ilhas que eventualmente se agruparam nos primeiros continentes. A evidência desta imagem vem dos interiores continentais mais antigos que sobreviveram, que datam de cerca de 3,5 mil milhões de anos atrás. Mas a modelagem sugere que o movimento da crosta poderia ter começado antes , diz Qian Yuan, geodinamicista do Instituto de Tecnologia da Califórnia. “Cada vez mais [cientistas] estão propondo que poderia ter havido placas tectônicas Hadeanas”, diz ele.
No entanto, encontrar provas concretas de tal actividade tem sido difícil. Os únicos materiais sobreviventes do Hadean são os zircões, cristais quase indestrutíveis do tamanho de grãos de areia. Os zircões mais antigos, descobertos em Jack Hills, na Austrália, datam de 4,3 bilhões de anos atrás. Os zircões podem cristalizar-se a partir do magma fresco do manto, tal como a crosta oceânica de hoje, mas também podem formar-se a partir de rochas sedimentares em terra que vão para o oceano, afundam-se de volta no manto e reemergem em explosões posteriores de rochas ígneas. atividade como granitos. Esses zircões “tipo S” ressurgidos fornecem evidências da existência de ambos os continentes e do processo de subducção, diz Mitchell.
Os pesquisadores identificam os zircões do tipo S procurando inclusões de mica, um mineral escamoso frequentemente encontrado em rochas sedimentares, ou medindo níveis enriquecidos de oligoelementos associados a magmas formados a partir de rochas terrestres desgastadas, como alumínio ou fósforo. Mas nenhum elemento ou mineral pode fornecer uma história de origem definitiva, e quanto mais antigas são as amostras, mais difícil se torna.
Em vez de analisar apenas alguns fatores de diagnóstico, Mitchell e colegas recorreram a uma abordagem básica de IA conhecida como aprendizado de máquina para classificar os zircões. Eles reuniram um conjunto de dados da abundância elementar de 374 zircões com origens conhecidas. Eles usaram 80% dos zircões para treinar os algoritmos e 20% para testá-los. Eles variaram o número de fatores de diagnóstico e descobriram que nove era “perfeito”, diz Mitchell. O uso de menos fatores forneceu poucas informações para a impressão digital; usando mais limitados os registros de zircão disponíveis para treinamento. “É um problema de classificação multidimensional que parece perfeitamente adequado” para tais ferramentas, diz Roger Fu, cientista planetário da Universidade de Harvard não afiliado ao trabalho.
Mitchell e colegas aplicaram então o algoritmo treinado a 971 dos muito antigos zircões de Jack Hills, cujas origens eram incertas. No geral, descobriram que mais de um terço eram do tipo S, incluindo alguns com até 4,2 mil milhões de anos. Mitchell e sua equipe têm “algo que parece ser uma ferramenta realmente útil”, diz Beth Ann Bell, geoquímica da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. “Isso é significativo não apenas para a Terra primitiva, mas para todo o registro geológico.”
O grupo de Mitchell também descobriu que a percentagem de zircões do tipo S muda ao longo do tempo, subindo e descendo num padrão que se assemelha aos ciclos conhecidos de criação e destruição de supercontinentes mais tarde na história da Terra. Essa conclusão é “pura especulação”, diz Jun Korenaga, geofísico da Universidade de Yale, cujo trabalho de modelagem e geoquímica sugeriu um início precoce para as placas tectônicas.
Outra crítica vem de Chris Hawkesworth, geoquímico da Universidade de Bristol, que afirma que as evidências de subducção há mais de 4 mil milhões de anos não significam necessariamente que o motor das placas tectónicas tenha sido completamente ligado nessa altura; ele ressalta que existem outras maneiras de trazer a crosta de volta ao manto, como com o impacto de um asteróide gigante.
Ainda assim, as evidências das primeiras placas tectónicas estão a crescer – pelo menos com base nas histórias preservadas nos zircões de Jack Hills. Em Abril, investigadores relataram que a água doce estava envolvida na formação de zircões com 4 mil milhões de anos – outro sinal de que os continentes e, presumivelmente, as placas tectónicas, existiam naquela altura.
O que é necessário agora são zircões antigos adicionais de outros lugares além da Austrália, diz Fu. Os zircões de Jack Hills poderiam registrar eventos de uma região excepcional que não é representativa do globo. Ainda assim, dado que as placas tectónicas são a forma mais conhecida de subducir a crosta, e a falta de um argumento convincente contra a sua ocorrência, pode ser altura de assumir que as placas tectónicas são quase tão antigas como a própria crosta, diz Fu – pelo menos até que seja pode ser refutado.
