Todos os alunos sabem que o planeta Terra é dividido em três (ou quatro) grandes camadas: crosta, manto e núcleo. Em geral, isso é verdade, embora essa generalização não leve em consideração várias camadas adicionais definidas pelos cientistas, uma das quais, por exemplo, é uma camada de transição dentro do manto.
Em um estudo publicado em 15 de fevereiro de 2019, a geofísica Jessica Irving e a estudante Wenbo Wu, da Universidade de Princeton, em colaboração com Sidao Ni, do Instituto Geodésico e Geofísico da China, usaram dados do grande terremoto de 1994 na Bolívia para encontrar montanhas e outros elementos topográficos na superfície da zona de transição nas profundezas do manto. Essa camada, localizada a uma profundidade de 660 quilômetros abaixo do solo, separa as partes superior e inferior do manto (sem um nome formal para essa camada, os pesquisadores simplesmente a chamavam de “fronteira de 660 km”).
Para "olhar" tão profundamente no subsolo, os cientistas usaram as ondas mais poderosas do planeta, causadas por fortes terremotos. "Você precisa de um terremoto forte e profundo para abalar o planeta", disse Jessica Irving, professora assistente de ciências geofísicas.
Grandes terremotos são muito mais poderosos que os comuns - cuja energia aumenta em 30 vezes a cada passo adicional da escala Richter. Irving obtém seus melhores dados de terremotos com magnitude 7.0 e acima, porque as ondas sísmicas enviadas por terremotos tão poderosos divergem em direções diferentes e podem passar pelo núcleo para o outro lado do planeta e vice-versa. Para este estudo, foram obtidos dados importantes de ondas sísmicas registradas em um terremoto de magnitude 8,3 - o segundo terremoto mais profundo já registrado por geólogos - que chocou a Bolívia em 1994.
“Terremotos dessa magnitude não acontecem com frequência. Temos muita sorte de que agora existem muito mais sismômetros instalados em todo o mundo do que há 20 anos. A sismologia também mudou drasticamente nos últimos 20 anos, graças às novas ferramentas e recursos do computador.
Sismólogos e analistas de dados usam supercomputadores, como o supercomputador de cluster Princeton Tiger, para simular o comportamento complexo da dispersão de ondas sísmicas no subsolo.
As tecnologias são baseadas nas propriedades fundamentais das ondas: sua capacidade de refletir e refratar. Assim como as ondas de luz, elas podem saltar (refletir) de um espelho ou dobrar (refratar) quando passam por um prisma, ondas sísmicas passam por rochas homogêneas, mas são refletidas ou refratadas quando encontram superfícies irregulares no caminho.
"Sabemos que quase todos os objetos têm uma superfície irregular e, portanto, podem espalhar a luz", disse Wenbo Wu, o principal autor deste estudo, que recebeu recentemente um Ph.D. em geometria e atualmente está fazendo estudos de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia. “Graças a esse fato, podemos“ ver ”esses objetos - as ondas dispersas carregam informações sobre a rugosidade das superfícies que encontram no caminho. Neste estudo, estudamos as ondas sísmicas dispersas que se propagam profundamente no interior da Terra para determinar as irregularidades do limite de 660 km encontrado ".
Os pesquisadores ficaram surpresos com a desigualdade dessa fronteira - ainda mais que a camada superficial em que vivemos. "Em outras palavras, essa camada subterrânea tem uma topografia mais complicada do que as montanhas rochosas ou o sistema montanhoso dos Apalaches", disse Wu. Seu modelo estatístico não foi capaz de determinar as alturas exatas dessas montanhas subterrâneas, mas há uma alta probabilidade de que elas sejam muito mais altas do que qualquer coisa na superfície da Terra. Os cientistas também notaram que a fronteira de 660 quilômetros também está desigualmente distribuída. Da mesma forma que a camada terrestre possui uma superfície oceânica suave em algumas partes e montanhas maciças em outras, a fronteira de 660 km também possui zonas desiguais e camadas lisas em sua superfície. Os pesquisadores também estudaram as camadas subterrâneas a uma profundidade de 410 quilômetros e no topo da camada intermediária do manto, mas não conseguiram encontrar uma rugosidade similar dessas superfícies.
"Eles descobriram que o limite de 660 km é tão complexo quanto a camada superficial da Terra", disse a sismóloga Kristina Hauser, professora assistente do Instituto de Tecnologia de Tóquio que não participou deste estudo. “Usar ondas sísmicas criadas por terremotos poderosos para encontrar a diferença de 3 km na elevação do terreno localizado a 660 quilômetros de profundidade é um feito inimaginável. Suas descobertas significam que, no futuro, usando ferramentas sísmicas mais sofisticadas, seremos capazes de detectar sinais inconspícuos anteriormente desconhecidos. isso nos revelará novas propriedades das camadas internas do nosso planeta. "
A sismóloga Jessica Irving, professora assistente de geofísica, detém dois meteoritos da coleção da Universidade de Princeton que contêm ferro e supostamente fazem parte do planeta Terra.
Foto tirada por Denis Appelwight.O que isso significa?A existência de superfícies irregulares na fronteira de 660 km é importante para entender como nosso planeta é formado e funciona. Essa camada divide o manto, que compõe cerca de 84% do volume do nosso planeta, em seções superior e inferior. Durante anos, os geólogos debatem como essa fronteira é importante. Em particular, eles estudaram como o calor é transportado através do manto - e se as rochas aquecidas se movem da fronteira de Gutenberg (a camada que separa o manto do núcleo a uma profundidade de 2900 quilômetros) até o topo do manto ou esse movimento é interrompido no limite de 660 km. Alguns dados geoquímicos e mineralógicos sugerem que as camadas superior e inferior do manto têm diferentes composições químicas, o que apóia a idéia de que ambas as camadas não se misturam termicamente ou fisicamente. Outras observações sugerem que as camadas superior e inferior do manto não apresentam diferença química, o que gera um debate sobre o chamado "manto bem misturado", onde ambas as camadas do manto estão envolvidas em um ciclo de transferência de calor adjacente.
"Nosso estudo fornece uma nova perspectiva sobre esse debate", disse Wenbo Wu. As evidências deste estudo sugerem que ambos os lados podem estar parcialmente certos. Camadas mais suaves do limite de 660 km podem ser formadas devido à cuidadosa mistura vertical, onde zonas montanhosas mais desiguais poderiam ser formadas em um local onde a mistura das camadas superior e inferior do manto também não ocorria sem problemas.
Além disso, a rugosidade da camada no limite encontrado foi descoberta em larga, média e pequena escala por cientistas, o que em teoria poderia ser causado por anomalias térmicas ou heterogeneidade química. Mas, devido à maneira como o calor é transportado no manto, Wu explica, qualquer anomalia térmica em pequena escala teria sido suavizada ao longo de vários milhões de anos. Assim, apenas a heterogeneidade química pode explicar a rugosidade dessa camada.
O que poderia causar uma heterogeneidade química tão significativa? Por exemplo, o aparecimento de rochas nas camadas do manto que pertenciam à crosta terrestre e se mudaram para lá por muitos milhões de anos. Os cientistas discutem há muito tempo sobre o destino das placas no fundo do mar, que são empurradas para o manto em zonas de subducção, que colidem ao redor do Oceano Pacífico e em outras partes do globo. Weibo Wu e Jessica Irving sugerem que os restos dessas placas agora possam estar acima ou abaixo da fronteira de 660 quilômetros.
“Muitas pessoas acreditam que é bastante difícil estudar a estrutura interna do planeta e suas mudanças nos últimos 4,5 bilhões de anos, usando apenas dados de ondas sísmicas. Mas isso está longe disso! ”, Disse Irving.“ Este estudo nos deu novas informações sobre o destino das antigas placas tectônicas que desceram ao manto por muitos bilhões de anos. ”
No final, Irving acrescentou: "Acredito que a sismologia é mais interessante quando nos ajuda a entender a estrutura interna do nosso planeta no espaço e no tempo".
Do autor da tradução: eu sempre quis traduzir um artigo científico popular do inglês para o russo, mas não esperava o quão difícil era. Grande respeito por aqueles que traduzem regularmente e qualitativamente artigos sobre Habré. Para traduzir profissionalmente um texto, é necessário não apenas conhecer o inglês, mas também entender o tópico em si, estudando fontes de terceiros. Adicione um pouco de “mordaça” para parecer mais natural, mas também não exagere, para não estragar o artigo. Muito obrigado pela leitura :)