ZapingNews: Os vestígios do impacto que criou a Lua, podem estar nas profundezas da Terra

Os cientistas há muito que concluíram que a Lua se formou quando um protoplaneta, chamado Theia, atingiu a Terra, no inicio da sua existência, há cerca de 4,5 bilhões de anos. Agora, uma equipa de cientistas descobriu algo relevante. Os restos de Theia podem estar em duas camadas de rocha do tamanho de um continente enterradas nas profundezas do manto da Terra.

Durante décadas, os sismólogos viveram intrigados com essas duas bolhas, que ficam abaixo da África Ocidental e do Oceano Pacífico e se espalham pelo núcleo como um par de fones de ouvido. Com cerca 1.000 quilómetros de altura e várias vezes mais de largura, “eles são a maior coisa no manto da Terra”, diz Qian Yuan, um Ph.D. estudante de geodinâmica na Arizona State University (ASU), Tempe. As ondas sísmicas dos terremotos diminuem abruptamente quando passam pelas camadas, o que sugere que são mais densas e quimicamente diferentes da rocha do manto circundante.

Photo//Mark Garlick/GettyImages

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Estas grandes zonas de baixa velocidade de cisalhamento (LLSVPs), como os sismólogos as chamam, podem simplesmente ter-se cristalizado nas profundezas do oceano de magma primordial da Terra. Ou podem ser zonas densas de rocha do manto primitivo que sobreviveram ao impacto da formação da lua. Mas com base em novas evidências e modelos isotópicos, Yuan acredita que os LLSVPs são as entranhas do próprio corpo que impactou na Terra. “Essa ideia maluca é pelo menos possível”, diz Yuan, que apresentou a hipótese na semana passada na Conferência de Ciência Lunar e Planetária.

A ideia existe há anos. Mas Edward Garnero, um sismólogo da ASU Tempe que não esteve envolvido no trabalho, e que é a primeira vez que alguém reúne várias linhas de evidência. “Eu acho que é completamente viável até que alguém me prove que não é.”

Evidências da Islândia e Samoa sugerem que os LLSVPs existem desde o tempo do impacto da formação da Lua , diz Sujoy Mukhopadhyay, geoquímico da Universidade da Califórnia (UC), Davis, que considera a ideia de Yuan plausível, mas está aberto a outras explicações.

Imagens sísmicas rastrearam nuvens de magma que alimentam os vulcões em ambas as ilhas até os LLSVPs. Na última década, Mukhopadhyay e outros descobriram que a lava nas ilhas contem um registro isotópico de elementos radioativos que se formaram apenas durante os primeiros 100 milhões de anos da história da Terra.

Além disso, uma nova imagem do planeta, supostamente formador da Lua, sugere que ele poderia ter enviado uma carga de rocha densa para o fundo da Terra. A teoria do impacto foi desenvolvida na década de 1970 para explicar por que a Lua está seca e não tem muito núcleo de ferro. Num impacto cataclísmico, elementos voláteis como a água teriam evaporado e escapado, enquanto um anel de rochas menos densas seria lançado em colisão e teria eventualmente coalescido na lua. A teoria invocou um corpo do tamanho de Marte ou, em variantes recentes, muito menor. Mas um trabalho recente do co-autor de Yuan, o astrofísico Steven Desch da ASU Tempe, sugere que Theia era quase tão grande quanto a Terra.

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Em estudos das rochas da Apollo Moon, Desch e seus colegas mediram as razões de hidrogênio para deutério, um isótopo de hidrogênio mais pesado. O hidrogênio leve era muito mais abundante em algumas das amostras da Lua do que nas rochas da Terra, eles descobriram. Para capturar e reter tanto hidrogênio leve, Theia deve ter sido enorme, propuseram eles num estudo de 2019 em geoquímica . Também deve ter sido bastante seco, pois qualquer água, que é naturalmente enriquecida em hidrogênio pesado durante sua formação no espaço interestelar, teria elevado os níveis gerais de deutério. Um protoplaneta tão grande e seco teria se separado em camadas com um núcleo pobre em ferro e um manto rico em ferro, diz Desch, cerca de 2% a 3,5% mais denso do que a Terra atual.

Mesmo antes de Yuan saber das estimativas de densidade de Desch, ele estava modelando o destino de Theia. Seu modelo sugere que, após a colisão, o núcleo de Theia teria-se fundido rapidamente com o da Terra. Ele também investigou o destino do manto de Theia, variando o tamanho e a densidade de Theia para ver que condições teriam permitido que o material persistisse, em vez de se misturar e afundar na base do manto. As simulações mostraram consistentemente que as rochas do manto 1,5% a 3,5% mais densas que as da Terra sobreviveriam e terminariam como pilhas perto do núcleo. O resultado se alinhava perfeitamente com a evidência de deutério de Desch. “É o ponto ideal para a densidade”, diz Desch.

Um Theia massivo também explicaria a escala dos LLSVPs, que juntos contêm seis vezes mais massa do que a Lua. Se eles forem extraterrestres, diz Yuan, apenas um planeta do tamanho de Theia poderia tê-los lançado.

Existem muitas advertências, no entanto, incluindo a evidência difusa para os próprios LLSVPs. A sua estrutura em forma de pilas poderia ser simplesmente uma ilusão criada por modelos do interior que dependem de ondas sísmicas de baixa frequência, que apagam pequenas diferenças, Barbara Romanowicz, sismóloga da UC Berkeley, e Anne Davaille, geofísica da Universidade Paris-Saclay, sugeridas em um estudo em Tectônica no ano passado . Em vez de chegar a 1000 quilómetros, as pilhas podem subir apenas algumas centenas de quilómetros antes de se quebrar em plumas ramificadas. “Pode haver buracos neles”, diz Romanowicz. “Eles podem ser um feixe de tubos.”

LLSVPs menores ou menos monolíticos também seriam consistentes com uma análise futura que descobre que os LLSVPs são mais densos na parte inferior, diz Harriet Lau, geofísica da UC Berkeley. A análise baseia-se em duas maneiras de obter imagens das profundezas da Terra. Usando estações de GPS para medir a forma como a força das marés da Lua se estende à Terra e sismómetros para sentir como as vibrações naturais da Terra passam pelo manto profundo. “Talvez a verdadeira história por trás da densidade seja a profundidade da distribuição”, diz ela.

LLSVPs menos massivos podem complicar a ideia de que Theia era quase do tamanho de uma proto-Terra, diz Jennifer Jenkins, uma sismóloga da Universidade de Durham. A teoria de Yuan, acrescenta ela, “não é inconsistente com o que sabemos, mas não estou totalmente convencida”.

Desch diz que a equipa poderia testar sua ideia procurando semelhanças geoquímicas entre as lavas da ilha e as rochas do manto lunar. Nenhuma das amostras da Apollo captura o manto inalterado, que é uma das razões pelas quais os cientistas querem amostras da maior cratera de impacto da Lua, no seu polo sul, onde essas rochas podem ser apanhadas. A NASA e a China estão planeando missões robóticas ao Pólo sul nesta década, e é um dos principais candidatos ao retorno de astronautas à Lua pela NASA.

Se vestigios de Theia estiverem nas profundezas do manto da Terra, eles podem não estar sozinhos. Os sismólogos estão cada vez mais vendo pequenos bolsões ultradensos de material no manto profundo, com apenas algumas centenas de quilômetros de largura, geralmente perto das bordas dos LLSVPs. Talvez sejam os restos submersos de núcleos ricos em ferro de outros planetas em miniatura que atingiram a Terra primitiva, diz Jenkins. Theia, na verdade, pode ser apenas um túmulo num cemitério planetário.