Como reconstruímos a tectônica de placas da Terra nos últimos 1,8 bilhão de anos

A partir de informações preservadas nas rochas expostas à superfície da Terra, reconstruímos a tectônica de placas do planeta ao longo dos últimos 1,8 bilhão de anos.

É a primeira vez que o registo geológico terrestre é aplicado desta forma, recuando tanto no tempo. Isso permitiu tentar cartografar o planeta ao longo de cerca de 40% da sua história - algo que pode ser visto na animação associada.

O estudo, liderado por Xianzhi Cao, da Ocean University of China, foi publicado agora na revista de acesso aberto Geoscience Frontiers.

Uma dança bonita

Refazer o mapa do planeta ao longo da sua longa trajetória cria uma dança continental impressionante - fascinante por si só e, ao mesmo tempo, uma espécie de obra de arte natural.

A sequência começa com um mapa do mundo tal como o conhecemos hoje. Em seguida, a Índia desloca-se rapidamente para sul, acompanhada por partes do Sudeste Asiático, à medida que o antigo continente de Gondwana se organiza no Hemisfério Sul.

Por volta de 200 milhões de anos atrás (Ma, ou mega-ano na reconstrução), quando os dinossauros caminhavam pela Terra, Gondwana conectou-se à América do Norte, à Europa e ao norte da Ásia, formando um grande supercontinente chamado Pangeia.

A reconstrução continua a recuar no tempo. A própria Pangeia e Gondwana foram o resultado de colisões entre placas mais antigas. À medida que voltamos ainda mais, surge um supercontinente anterior, conhecido como Rodínia.

E a história não termina aí: Rodínia, por sua vez, formou-se a partir da fragmentação de um supercontinente ainda mais antigo, chamado Nuna, há cerca de 1,35 bilhão de anos.

Por que mapear o passado da Terra?

Entre os planetas do Sistema Solar, a Terra destaca-se por ter tectônica de placas. A sua superfície rochosa está dividida em fragmentos (placas) que se chocam e levantam montanhas, ou se afastam e abrem fendas que acabam preenchidas por oceanos.

Além de gerar sismos e vulcões, a tectônica de placas também eleva rochas das profundezas para as grandes altitudes das cadeias montanhosas. Dessa forma, elementos antes enterrados a grandes profundidades podem ser erodidos, transportados e acabar em rios e oceanos. A partir daí, os seres vivos conseguem aproveitar esses elementos.

Entre esses elementos essenciais estão o fósforo, que compõe a estrutura das moléculas de ADN, e o molibdénio, utilizado por organismos para retirar azoto da atmosfera e produzir proteínas e aminoácidos - os blocos de construção da vida.

A tectônica de placas também expõe rochas que reagem com o dióxido de carbono presente na atmosfera. O aprisionamento de dióxido de carbono pelas rochas é o principal mecanismo de controlo do clima da Terra em escalas de tempo longas - muito, muito mais longas do que as mudanças climáticas turbulentas pelas quais somos responsáveis hoje.

Uma ferramenta para compreender o tempo profundo

Reconstituir a tectônica de placas do passado é o primeiro passo para conseguirmos construir um modelo digital completo da Terra ao longo da sua história.

Um modelo desse tipo permitiria testar hipóteses sobre o passado do planeta. Por exemplo, por que o clima atravessou flutuações extremas de "Terra Bola de Neve", ou por que o oxigénio se acumulou na atmosfera exatamente quando isso aconteceu.

No fundo, esse tipo de abordagem ajuda a entender muito melhor o retorno (feedback) entre o interior profundo do planeta e os sistemas de superfície da Terra que sustentam a vida como a conhecemos.

Ainda há muito para aprender

Modelar o passado do planeta é indispensável se quisermos compreender como os nutrientes se tornaram disponíveis para impulsionar a evolução. A evidência mais antiga de células complexas com núcleo - como todas as células de animais e plantas - data de 1,65 bilhão de anos atrás.

Isso fica perto do início desta reconstrução e aproximadamente na época em que o supercontinente Nuna se formou. O nosso objetivo é testar se as montanhas que cresceram durante a formação de Nuna podem ter fornecido os elementos necessários para impulsionar a evolução de células complexas.

Uma grande parte da vida na Terra realiza fotossíntese e liberta oxigénio. Isso liga a tectônica de placas à química da atmosfera, e parte desse oxigénio dissolve-se nos oceanos.

Por sua vez, vários metais críticos - como cobre e cobalto - tornam-se mais solúveis em água rica em oxigénio. Em certas condições, esses metais precipitam a partir da solução; em outras palavras, formam depósitos de minério.

Muitos metais formam-se nas raízes de vulcões que ocorrem ao longo das margens das placas. Ao reconstruir onde estavam as fronteiras antigas das placas ao longo do tempo, podemos compreender melhor a geografia tectônica do mundo e ajudar a exploração mineral a localizar rochas antigas ricas em metais, hoje soterradas sob montanhas muito mais jovens.

Num momento em que se explora outros mundos no Sistema Solar e para além dele, vale a pena lembrar que ainda estamos apenas a começar a vislumbrar tudo o que há para saber sobre o nosso próprio planeta.

Há 4,6 mil milhões de anos de história para investigar, e as rochas por onde caminhamos guardam as evidências de como a Terra mudou ao longo desse tempo.

Esta primeira tentativa de mapear os últimos 1,8 bilhão de anos da história da Terra representa um grande salto no desafio científico de cartografar o nosso mundo. Mas é apenas isso - uma primeira tentativa. Nos próximos anos, haverá melhorias consideráveis a partir do ponto de partida que acabámos de estabelecer.

O autor gostaria de reconhecer que esta pesquisa foi realizada em grande parte por Xianzhi Cao, Sergei Pisarevsky, Nicolas Flament, Derrick Hasterok, Dietmar Muller e Sanzhong Li; como coautor, ele é apenas uma engrenagem na rede de investigação.

O autor também agradece aos muitos estudantes e investigadores do Tectonics and Earth Systems Group, da University of Adelaide, e a colegas nacionais e internacionais que realizaram o trabalho geológico fundamental no qual esta pesquisa se baseia.

Alan Collins, Professor de Geologia, University of Adelaide

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.