Descobertos fragmentos raros do manto terrestre expostos nos EUA

O conjunto de rochas distribuídas por Baltimore provavelmente representa um segmento do leito pré-histórico de um oceano que já não existe mais.

Publicado 6 de mai. de 2021 07:00 BRT
George Guice, mineralogista do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsoniano, examina camadas de rocha ...

George Guice, mineralogista do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsoniano, examina camadas de rocha a oeste de Baltimore, no estado de Maryland, outrora situadas na divisão entre o manto e a crosta terrestre.

Foto de Joe Browning-Hanson

Sobre um trecho de neve lamacenta nos arredores de Baltimore, Maryland, nos Estados Unidos, abaixei-me para apanhar um pedaço do planeta que deveria estar oculto quilômetros abaixo de meus pés.

Naquele dia frio de fevereiro, saí com dois geólogos para verificar um trecho exposto do manto terrestre. Embora essa camada rochosa seja normalmente encontrada entre a crosta e o núcleo do planeta, um segmento se projetou para fora em meio aos arbustos da floresta de Maryland, oferecendo aos cientistas uma oportunidade rara de estudar o interior da Terra de perto.

Ainda mais intrigante é a composição química incomum da rocha, que sugere que essa parte do manto, juntamente com pedaços da crosta inferior dispersos ao redor de Baltimore, já fez parte do leito de um oceano agora desaparecido.

Ao longo dos cerca de 490 milhões de anos desde sua formação, esses fragmentos da Terra foram deformados pelo deslocamento das placas tectônicas e aquecidos por correntes de fluidos quentes que atravessaram as fendas, alterando sua composição e brilho. A rocha do manto geralmente é repleta de cristais verdes cintilantes do mineral olivina, mas a rocha em minhas mãos apresentava um aspecto surpreendentemente comum: possuía manchas marrom-amareladas e alguns pontos pretos esparsos.

“Essas rochas passaram por processos extremos”, afirma George Guice, mineralogista do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsoniano.

Por causa dessa deformação geológica, os cientistas tentaram por mais de um século determinar as origens exatas desse conjunto de rochas. Agora, Guice e seus colegas adotaram uma nova perspectiva e realizaram análises químicas de última geração no conjunto de afloramentos rochosos em Baltimore. Seu estudo demonstra que o grupo aparentemente banal de rochas já esteve oculto sob o antigo oceano de Jápeto.

Há mais de meio bilhão de anos, esse oceano possuía uma extensão entre 4,8 mil e oito mil quilômetros e atravessava a atual Costa Leste dos Estados Unidos. Grande parte do território atual dos Montes Apalaches ocupava um lado do oceano, ao passo que trechos da Costa Leste atual ocupavam o outro lado.

“Havia um oceano enorme entre esses locais e parte desse oceano cobria Baltimore”, conta Guice, autor principal de um estudo recente que descreve a descoberta no periódico Geosphere.

Ao longo da história do nosso planeta, os oceanos se revelaram inconstantes, surgindo e desaparecendo ao longo dos tempos à medida que seus leitos oceânicos retornam às profundezas do planeta em zonas de subducção, onde uma placa tectônica afunda sob a outra. Mas, ocasionalmente, segmentos do leito oceânico, como o grupo de rochas em Baltimore, são lançados à superfície. Essas rochas fornecem um raro vislumbre sobre os processos oceânicos antigos e podem ajudar os cientistas a entender melhor o futuro do Oceano Atlântico que, algum dia, provavelmente desaparecerá também.

“Acontecerá com o Atlântico o que aconteceu com o Jápeto”, afirma Daniel Viete, coautor do estudo e geólogo especializado em processos tectônicos da Universidade Johns Hopkins em Baltimore. “É essa dança eterna de fragmentos continentais, que se mantém na superfície da Terra.”

O fascínio do brilho verde

Guice há muito busca rochas verdes brilhantes, conhecidas pelos geólogos como ultramáficas. São ricas em magnésio e compõem a maior parte do nosso planeta na forma do manto terrestre. Mas pedaços do manto são raros na superfície e as rochas ultramáficas podem se formar de diferentes maneiras, como em grandes câmaras de magma em cristalização. Além disso, são extremamente difíceis de estudar.

Rochas ultramáficas se formam nas profundezas sob altas temperaturas e pressões, assim seus minerais não são estáveis perto da superfície da Terra. Nesse ambiente superficial, costumam ficar expostas a correntes de fluidos quentes que atravessam as fendas, o que transforma sua composição mineral, como pode ser observado nas rochas dispersas ao redor de Baltimore. Segundo Guice, compreender a história das rochas por meio dessas modificações, é como enxergar através de uma neblina espessa.

“Fico cansado só de pensar”, conta ele com uma mistura de desânimo e humor.

Guice segura um fragmento do manto, apontando para um minúsculo cristal preto de espinélio — o único mineral da rocha que sobreviveu praticamente intacto a milhões de anos. A composição química desses cristais contém vestígios fundamentais que indicam a formação original da rocha sob um antigo leito oceânico.

Foto de Maya Wei-Haas, National Geographic

Quando soube das curiosas rochas ultramáficas em Baltimore, ficou ansioso para saber mais. Logo depois de se mudar para Washington, D.C. em agosto de 2019, ele tomou um trem para se encontrar com Viete e outros pesquisadores da Johns Hopkins. Todos se apertaram em um micro-ônibus que partiu para um local conhecido como Soldiers Delight.

Guice me levou a esse mesmo ponto. Ao seguir seu veículo SUV prata alugado até o local, longe do denso centro urbano de Baltimore, observei a paisagem sofrer uma mudança notável. A vegetação mudou de uma variedade de plantas herbáceas e árvores frondosas para campos gramados estéreis cobertos com carvalhos e pinheiros subdesenvolvidos. A diferença na vegetação é reflexo da mudança geológica na região, indicando rochas com excesso de magnésio e deficiência em cálcio para a maioria das plantas. Havíamos chegado ao manto.

Muitos já haviam insinuado que essas pedras de aparência comum já estiveram sob um antigo leito oceânico, o que demonstra evidentemente que passaram despercebidas por gerações de cientistas. Segmentos da crosta oceânica e do manto subterrâneo empurrados em direção à superfície terrestre são conhecidos como ofiolitos, que também são encontrados em outros locais em todo o mundo, como uma sequência em Omã, onde é possível caminhar do manto até a crosta.

Outros ofiolitos também foram identificados na região norte dos Montes Apalaches, atravessando as fronteiras entre os Estados Unidos e o Canadá e aflorando novamente na Irlanda, no Reino Unido e até na Noruega — a mesma cordilheira original, agora conhecida por diferentes nomes. Todas essas formações atualmente distintas se empilharam em um engavetamento entre 300 e 500 milhões de anos atrás, quando vários continentes colidiram formando o que viria a ser o supercontinente de Pangeia. Hoje, essas paisagens montanhosas se estendem por mais de cinco mil quilômetros, mas o cinturão original de montanhas pode ter sido ainda mais longo, conta Viete.

Entretanto, ao contrário dos demais ofiolitos conhecidos, o grupo de rochas em Baltimore está disperso e desordenado, com uma metrópole extensa sobre as rochas. “Não é possível visualizar a sequência, apenas fragmentos menores”, observa Guice.

Jornada de meio bilhão de anos

Desde sua primeira expedição a Soldiers Delight, Guice e seus colegas coletaram diversas amostras de rochas em Baltimore. Estabeleceram uma colaboração com uma equipe que escavava uma bacia aberta em uma região destinada a se tornar um reservatório de água, identificada posteriormente como correspondente à divisão entre o manto e a crosta. As escavadeiras extraíram pedaços de rochas cinzentas do solo, facilitando muito o trabalho dos cientistas.

“Está por toda parte, há pilhas e mais pilhas”, disse Viete, apontando para os montes de rochas ao caminharmos pelo estacionamento do local cerca de um ano depois.

Em novembro de 2019, os pesquisadores também passaram uma tarde ensolarada coletando amostras de rochas no Forest Park Golf Course, campo de golfe localizado onde também esteve a divisão entre o manto e a crosta. As rochas pareciam artisticamente ordenadas entre o capim silvestre próximo ao gramado bem aparado do nono buraco. A equipe extraiu rochas da área exposta a marteladas, interrompendo por educação sempre que um grupo de jogadores de golfe passava para uma tacada.

Ao todo, foram coletadas 19 amostras de rocha ultramáfica em cinco pontos, depois levadas ao laboratório para uma análise mais detalhada. A diferença, explica Guice, está na composição química do manto. O manto superior normalmente é derretido de forma gradual, mas minerais diferentes derretem sob diferentes temperaturas. Assim, quando o manto derrete parcialmente, é previsível que diversos elementos se percam de modo progressivo, o que cria uma marca química característica.

“É o que não havia sido identificado nessa região dos Apalaches”, afirma Guice.

Ao analisar esses e outros vestígios químicos, os cientistas identificaram a história da formação do sistema. Há quase meio bilhão de anos, o oceano de Jápeto começou a encolher devido a uma zona de subducção originada na costa do antigo continente Laurência, que incluía o centro da atual América do Norte. Essa subducção provocou um empilhamento continental que deformou a superfície e ergueu os imponentes Apalaches, que, segundo acreditam alguns cientistas, já tiveram altitude comparável à dos Himalaias.

As movimentações violentas, de acordo com a nova pesquisa, também arrancaram um pedaço do fundo do mar, lançando fragmentos espalhados pela região atual de Baltimore — um dos poucos locais onde ainda é possível encontrar evidências de um oceano há muito desaparecido.

Histórias das rochas à nossa volta

Apesar das antigas suspeitas acerca da origem das rochas curiosas de Baltimore, o novo estudo apresenta os melhores dados obtidos até hoje para confirmar essas suspeitas.

“Visitamos alguns desses locais há décadas em nossas expedições de petrologia”, conta Richard Walker, geoquímico da Universidade de Maryland, que não integrou a equipe do estudo. “Foi ótimo ler um artigo que finalmente fornecesse algumas evidências geoquímicas para nossas suposições tão antigas.”

Nem todas as peças desse quebra-cabeça geológico se encaixam com perfeição. Mas em um sistema tão tectonicamente aquecido e comprimido quanto o das rochas de Baltimore, são esperadas algumas excentricidades, afirma Val Finlayson, geoquímica da Universidade de Maryland, que não participou do estudo. “Na maioria das vezes, a realidade neste planeta é muito mais complexa do que gostaríamos”, conta ela, acrescentando como ficou impressionada com a vasta quantidade de informações obtidas pela equipe sobre as rochas com amplas deformações.

Para Guice, o estudo é um importante ponto de partida para a identificação de pedaços do leito oceânico ainda mais antigos e mais deformados que foram empurrados em direção à superfície terrestre. Essas sequências são características das placas tectônicas e, portanto, ao identificar os ofiolitos mais antigos, explica ele, será possível encontrar indícios do início desse processo geológico.

O estudo também aborda uma questão maior sobre a subducção, afirma Viete. É um mistério de longa data como exatamente são formadas as zonas de subducção. Uma hipótese é que muitas dessas zonas não sejam originadas especificamente em uma região e sim sejam propagadas de uma região a outra. Seria algo semelhante a rasgar um tecido. Quando inteiro, o material é difícil de rasgar, mas, se houver um pequeno recorte em uma lateral, todo o tecido se rasga facilmente.

A presença de ofiolitos foi associada anteriormente a zonas de subducção formadas em seus primórdios, assim, se for obtida uma data precisa do conjunto de ofiolitos ao longo dos Apalaches, Viete acredita que terá uma noção da velocidade de propagação de um corte geológico, transformando uma zona de subducção em milhares de quilômetros de atividade tectônica. Tal fenômeno despertaria uma série de vulcões, semelhante ao que ocorre no círculo de fogo no atual Oceano Pacífico.

Além dessas buscas científicas, a história serve como um lembrete das bases geológicas da sociedade moderna. As rochas deixaram um legado que moldou Baltimore como é atualmente. Com abundância do mineral cromita, esses antigos fragmentos do fundo do mar alimentaram a ambição de Isaac Tyson Jr. no início do século 19. Ele começou a comprar terras repletas de rochas marrom-amareladas, inaugurando sua primeira fábrica de cromo em 1845 e lançando Maryland no mapa como a capital mundial do cromo naquela época. Embora a descoberta tenha sido uma dádiva financeira, também produziu uma forma cancerígena de cromo que ainda afeta a cidade nos dias atuais.

Muito antes de humanos caminharem sobre a Terra, uma dança tectônica lançou as bases para as indústrias modernas e a circulação de pessoas ao redor do mundo. Embora as cidades tenham pavimentado grande parte desse passado, ocultando o solo sob estacionamentos e rodovias, essas histórias remotas ainda estão gravadas na pedra — basta saber onde procurar.

“Estão nas construções e sob nossos pés”, afirma Viete. “As rochas estão à nossa volta.”

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