Se você fatiasse a Terra, veria que ela está dividida em camadas distintas. No topo está a crosta relativamente fina onde vivemos. Abaixo dela está o manto, com 2.900 km de espessura. Em seguida, dentro do manto, está o núcleo metálico mais interno do nosso planeta.
O manto é a maior camada de rochas da Terra. No entanto, como é coberto por pelo menos seis quilômetros de crosta, geralmente não é possível perfurar o manto. A única exceção é quando o manto é exposto por falhas, onde uma rachadura se forma na crosta terrestre.
Fiz parte de uma equipe internacional que recuperou um núcleo de perfuração (uma amostra cilíndrica e longa de rocha coletada pela perfuratriz) de rocha do manto do fundo do mar, batendo um recorde de 1.268 m de comprimento. Essa amostra, que é mais de seis vezes maior do que o maior núcleo de perfuração anterior de rocha do manto, nos deu um vislumbre da composição dessa camada da Terra, em sua maior parte inacessível. Você pode ler todos os detalhes na revista Science.
Os tipos de rocha que recuperamos são conhecidos como peridotitos abissais, as rochas primárias do manto superior da Terra. Coletamos o núcleo de uma zona denominada Cordilheira do Meio do Atlântico no fundo do mar sob o Oceano Atlântico Norte. A perfuratriz foi operada a partir do navio de pesquisa Joides Resolution. Isso aconteceu na Expedição 399 de um projeto chamado IODP (International Ocean Discovery Program).
Além de oferecer novas percepções sobre a composição do manto, o núcleo nos dá outros vislumbres da geologia profunda da Terra e das condições que poderiam estar envolvidas nas origens da vida.
A Cordilheira do Meio do Atlântico fica no limite de duas das placas tectônicas que cobrem a Terra. Nesse limite entre as placas, a África e a Europa estão se separando das Américas a uma velocidade de pouco mais de 2 cm por ano.
Aqui, uma nova crosta se forma por meio do derretimento parcial da rocha na parte superior do manto e se afasta da crista. O manto superior também se acumula, de modo que não há lacuna entre as placas tectônicas.
Nosso artigo descreve as investigações preliminares desse núcleo de perfuração. As rochas são compostas, em sua maioria, por um tipo chamado harzburgita, que geralmente se forma por meio da fusão parcial do manto à medida que ele se eleva sob o cume, embora as da amostra também possam ter se formado em um episódio de fusão muito anterior.
Em comparação com o manto primitivo, há muito menos piroxênio mineral nas rochas. Elas também têm concentrações muito altas de magnésio. Ambos resultam de um alto grau de fusão. Esse derretimento ocorreu quando o manto subiu das partes mais profundas da Terra em direção à superfície.
As rochas chegaram à superfície por meio de um processo chamado afloramento e, em seguida, falha extensional, em que um corpo de rocha desliza sobre outro. Primeiro, as rochas se tornaram mais rígidas e, em seguida, o magma derretido forçou seu caminho através delas. Isso formou rochas chamadas gabros.
O estudo dos canais pelos quais a rocha derretida é transportada através do manto pode nos informar sobre como o manto derrete e alimenta vulcões e gabros.
À medida que as rochas se aproximavam do oceano, a água do mar reagia quimicamente com as harzburgitas e os gabros, alterando sua composição. À medida que a água do mar passa pelas rochas, ela também muda, tornando-se o que é conhecido como fluido circulante. Ela assume uma composição diferente à medida que os produtos químicos das rochas são liberados nela.
As rochas do manto na região onde recuperamos o núcleo estão ligadas a uma zona chamada campo hidrotermal de Lost City, que fica a cerca de 800 metros ao sul do local da sondagem. Nesse local, estruturas altas chamadas fumarolas se formam no fundo do mar a partir da interação da água do mar com as rochas.
Essas fumarolas emitem fluidos quentes com uma química distinta na água do mar circundante. Semelhante ao que vimos com a interação da água do mar com as rochas em nosso núcleo de perfuração, o fluido dessas fumarolas começa como água do mar. Em seguida, ele desce pela crosta oceânica permeável. Ele se aquece, sofre alterações em sua composição química e, em seguida, é expelido de volta pelas fumarolas.
Os fluidos das fumarolas de Lost City são altamente alcalinos e ricos em hidrogênio, metano e compostos mais complexos ricos em carbono. A região de Lost City foi sugerida como um possível ambiente onde a vida na Terra pode ter evoluído.
O núcleo que perfuramos como parte do projeto IODP é o melhor modelo que temos para o “substrato” rochoso de Lost City. O novo núcleo é, portanto, um excelente laboratório natural para estudar as reações que ocorrem nesses campos hidrotermais, gerando os fluidos incomuns que podem ter sido importantes para as origens da vida.
O núcleo será armazenado no repositório do IODP em Bremen, Alemanha, e, após um curto período de moratória, estará disponível para qualquer cientista coletar amostras. Todos os dados coletados no navio também serão disponibilizados. O acesso internacional aberto é uma característica exemplar do IODP, e o núcleo será uma seção de referência nas próximas décadas.