terça-feira, 10 de maio de 2011

TECTONICAS DE PLACAS: A TEORIA UNIFICADORA

Introdução

A Litosfera - a camada mais externa, rígida e resistente da Terra - é fragmentada em cerca de 12 placas, que deslizam, convergem ou se separam umas em relação às outras à medida que se movem sobre a astenosfera, menos resistente e dúctil. As placas são criadas onde se separam e recicladas onde convergem, em um processo contínuo de criação e destruição. Os continentes, encravados na litosfera, migram junto com as placas em movimento. A teoria da tectónica de placas descreve o movimento das placas e as forças actuantes entre elas. Explica também a distribuição de muitas feições geológicas de grandes proporções que resultam do movimento ao longo dos limites de placa, como: cadeias de montanhas, associações de rochas, estruturam no fundo do mar, vulcões e terramotos. A tectónica de placas fornece uma base conceitual para a Geologia.
Este trabalho apresentará a teoria da tectónica de placas e examinará como as forças que controlam o movimento das placas estão relacionadas com o sistema de convecção do manto.

1 - A descoberta da tectónica de placas

Na década de 1960, uma grande revolução no pensamento sacudiu o mundo da Geologia. Por quase 200 anos, os geólogos desenvolveram diversas teorias tectónicas (do grego tekton, "construtor") - o termo geral que eles usaram para descrever a formação de montanhas, o vulcanismo e outros processos que formam feições geológicas na superfície da Terra. No entanto, até a descoberta da tectónica de placas, nenhuma teoria conseguia, isoladamente, explicar de modo satisfatório toda a variedade de processos geológicos. A tectónica de placas não é apenas abrangente, mas também elegante: muitas observações podem ser explicadas por alguns poucos princípios simples. Na história da ciência, as teorias simples que explicam muitas observações geralmente se mostram mais duradouras. A Física teve uma revolução comparável no início do século XX, quando a teoria da relatividade unificou as leis físicas que governam o espaço, o tempo, a massa e o movimento. A Biologia também teve uma revolução comparável na metade do mesmo século, quando a descoberta do DNA permitiu aos biólogos explicar como os organismos transmitem as informações que controlam seu crescimento, desenvolvimento e funcionamento de geração a geração.
As ideias básicas da tectónica de placas foram reunidas como uma teoria unificada da Geologia há menos de 40 anos. A síntese científica que conduziu a essa teoria, no entanto, começou muito antes, ainda no século XX, com o reconhecimento das evidências da deriva continental.


1.1 - A deriva continental
O conceito de deriva continental - movimentos de grande proporção sobre o globo - existe há muito tempo. No final do século XVI e no século XVII, cientistas europeus notaram o encaixe do quebra-cabeças das linhas costeiras em ambos os lados do Atlântico, como se as Américas, a Europa e a África tivessem estado juntas em uma determinada época e, depois, se afastado por deriva. Ao final do século XIX, o geólogo austríaco Eduard Suess encaixou algumas das peças do quebra-cabeças e postulou que o conjunto dos continentes meridionais actuais formara, certa vez, um único continente gigante, chamado Terra de Gondwana (ou Gondwana). Em 1915, Alfred Wegener, um meteorologista alemão que estava se recuperando de ferimentos sofridos na Primeira Guerra Mundial, escreveu um livro sobre a fragmentação e deriva dos continentes. Nele, apresentou as similaridades marcantes entre as rochas, as estruturas geológicas e os fósseis dos lados opostos do Atlântico. Nos anos seguintes, Wegener postulou um super continente, que denominou de Pangéia (do grego "todas as terras"), que se fragmentou nos continentes como os conhecemos hoje.
Embora Wegener estivesse correcto em afirmar que os continentes tinham se afastado por deriva, sua hipótese acerca de quão rápido eles se moviam e quais forças os empurravam na superfície terrestre mostrou-se errónea, o que reduziu sua credibilidade entre outros cientistas. Após cerca de uma década de vigoroso debate, os físicos convenceram os geólogos de que as camadas externas da Terra eram muito rígidas para que a deriva continental ocorresse, o que fez com que e as ideias de Wegener caíssem em descrédito, excepto entre uns poucos geólogos na Europa, na África do Sul e na Austrália.
Os defensores da hipótese da deriva mostraram não apenas o encaixe geográfico, mas também as similaridades geológicas das idades das rochas e das orientações das estruturas geológicas nos lados opostos do Atlântico. Eles também apresentaram argumentos, aceitos até hoje como boas evidências da deriva, baseados em fósseis e dados climatológicos. Fósseis idênticos a um réptil de 300 milhões de anos, por exemplo, foram encontrados apenas na África e na América do Sul, sugerindo que os dois continentes estavam juntos naquele tempo. Os animais e as plantas dos diferentes continentes mostraram similaridades na evolução até o tempo postulado para a fragmentação. Após isso, seguiram caminhos evolutivos divergentes, presumivelmente devido ao isolamento e às mudanças ambientais das massas continentais em separação. Além disso, depósitos associados com geleiras que existiam há cerca de 300 milhões de anos estão agora distribuídos na América do Sul, na África, na Índia e na Austrália. Se os continentes meridionais fossem reunidos para formar a Terra de Gondwana próximo ao Pólo Sul, uma única geleira poderia explicar todos os depósitos glaciais.
1.2 - Expansão do assoalho oceânico
A evidência geológica não convenceu os cépticos, os quais mantiveram que a deriva continental era fisicamente impossível. Ninguém havia proposto, ainda, uma força motora plausível que pudesse ter fragmentado a Pangéia e separado os continentes. Wegener, por exemplo, pensava que os continentes flutuavam como barcos sobre a crosta oceânica sólida, arrastados pelas forças das marés, do sol e da lua!
A ruptura veio quando os cientistas deram-se conta que a convecção do manto da Terra poderia empurrar e puxar os continentes à parte, formando uma nova crosta oceânica, por meio do processo de expansão do assoalho oceânico. Em 1928, o geólogo britânico Arthur Holmes esteve perto de expressar as noções modernas da deriva continental e da expansão do assoalho oceânico, quando propôs que correntes de convecção "arrastaram as duas metades do continente original à parte, com consequente formação de montanhas na borda onde as correntes estão descendo e desenvolvimento de assoalho oceânico no lugar da abertura, onde as correntes estão ascendendo". Considerando os argumentos dos físicos de que a crosta e o manto da Terra são rígidos e imóveis, Holmes admitiu que "ideias puramente especulativas desse tipo, especialmente inventadas para atender certas postulações, podem não ter valor científico até que adquiram o suporte de evidências independentes".
As evidências convincentes começaram a emergir como um resultado da intensa exploração do fundo oceânico ocorrida após a Segunda Guerra Mundial. O mapeamento da Dorsal Mesoatlântica submarina e a descoberta do vale profundo na forma de fenda, ou rifte, estendendo-se ao longo de seu centro, despertaram muitas especulações. Os geólogos descobriram que quase todos os terramotos no Oceano Atlântico ocorreram próximos a esse vale em rifte. Uma vez que a maioria dos terramotos é gerada por falhamento tectónico, esses resultados indicaram que o rifte era uma feição tectonicamente activa. Outras dorsais mesoceânicas com formas e actividade sísmica similares foram encontradas nos oceanos Pacífico e Índico.
No início da década de 1960, Harry Hess, da Universidade de Princeton, e Robert Dietz, da Instituição Scripps de Oceanografia, propuseram que a crosta separa-se ao longo de riftes nas dorsais mesoceânicas e que o novo fundo oceânico forma-se pela ascensão de uma nova crosta quente nessas fracturas. O novo assoalho oceânico - na verdade, o topo da nova litosfera criada - expande-se lateralmente a partir do rifte e é substituído por uma crosta ainda mais nova, num processo contínuo de formação de placa.
A hipótese de expansão do assoalho oceânico apresentada por Hess e Dietz em 1962 explicou como os continentes poderiam separar-se por meio da criação de uma nova litosfera em riftes mesoceânicos. Poderiam o assoalho oceânico e sua litosfera subjacente ser destruídos e reciclados, retomando ao interior da Terra? Do contrário, a área da superfície terrestre deveria ter aumentado ao longo do tempo, de modo que nosso planeta deveria ter ficado cada vez maior. Por certo tempo, no início da década de 1960, alguns físicos e geólogos realmente acreditaram nessa ideia de uma Terra em expansão, baseados em uma modificação actualmente desacreditada da teoria da gravitação de Einstein. Outros geólogos reconheceram que o assoalho oceânico estava na verdade sendo reciclado nas regiões de intensa actividade vulcânica e sísmica ao longo das margens da bacia do Oceano Pacífico, conhecidas colectivamente como Círculo de Fogo. Os detalhes desse processo, todavia, permaneceram obscuros.
Em 1965, o geólogo canadense J. Tuzo Wilson descreveu, pela primeira vez, a tectónica em torno do globo em termos de "placas" rígidas movendo-se sobre a superfície terrestre. Ele caracterizou os três tipos básicos de limites onde as placas separam-se, aproximam-se ou deslizam lateralmente uma em relação à outra. Em uma rápida sucessão de descobertas e avanços teóricos, outros cientistas mostraram que quase todas as deformações tectónicas actuais estão concentradas nesses limites. Eles mediram as taxas e direcções dos movimentos tectónicos e demonstraram que os mesmos eram matematicamente consistentes com o sistema de placas rígidas movendo-se na superfície esférica do planeta. Os elementos básicos da teoria da tectónica de placas foram estabelecidos ao final de 1968. Por volta de 1970, as evidências da tectónica de placas tornaram-se tão persuasivas, devido a sua abundância, que quase todos os geocientistas adoptaram-na. Os livros-texto foram revisados e muitos especialistas começaram a considerar as implicações do novo conceito em seus campos de actuação.
2 - O mosaico de placas

De acordo com a teoria da tectónica de placas, a litosfera rígida não é uma capa contínua, mas está fragmentada em um mosaico de cerca de uma dúzia de grandes placas rígidas que estão em movimento sobre a superfície terrestre. Cada placa move-se como uma unidade rígida distinta, cavalgando sobre a astenosfera, que também está em movimento. A maior é a Placa Pacífica, que compreende a maior parte da bacia do Oceano Pacífico. Algumas das placas recebem o nome dos continentes que elas contêm, porém, em nenhum caso uma placa é idêntica a um continente. A Placa Norte-Americana, por exemplo, estende-se desde a costa oeste da América do Norte até o meio do Oceano Atlântico, onde se limita com as Placas Eurasiana e Africana.
Além das placas maiores, existe uma série de outras menores. Um exemplo é a minúscula Placa de Juan de Fuca, um pedaço da litosfera oceânica aprisionado entre as gigantes placas Pacífica e Norte-Americana, na costa noroeste dos Estados Unidos. Outras são fragmentos continentais, como a pequena Placa Anatoliana, que inclui a maior parte da Turquia.
Muitas feições geológicas desenvolvem-se por meio da interacção das placas em seus limites.
• Em limites divergentes, as placas afastam-se e uma nova litosfera é criada (a área da placa aumenta).
• Em limites convergentes, as placas juntam-se e uma delas é reciclada, retomando ao manto (a área da placa diminui).
• Em limites transformantes, as placas deslizam horizontalmente uma em relação à outra (a área da placa permanece constante).
Além desses três tipos básicos, existem "limites oblíquos" que combinam divergência ou convergência com alguma quantidade de falhamento transformante. Ainda, o que de facto acontece num limite de placa depende do tipo de litosfera envolvida, porque as litosferas oceânica e continental comportam-se de modo um tanto diferente. A crosta continental é formada de rochas que são mais leves e menos resistentes que a crosta oceânica ou o manto abaixo da crosta. Por ser mais leve, a crosta continental não é tão facilmente reciclada como a crosta oceânica; como a crosta continental é menos resistente, os limites de placa que a envolvem tendem a ser mais espalhados e complicados que os limites das placas oceânicas.

2.1 - Limites divergentes
Os limites divergentes dentro das bacias oceânicas são riftes estreitos que se aproximam da idealização da tectónica de placas. A divergência dentro dos continentes geralmente é mais complicada e distribuída sobre uma área mais larga.

2.1.1 - Separação de placas nos oceanos
No fundo do mar, o limite entre as placas em separação é marcado por uma dorsal mesoceânica que exibe vulcanismo activo, terramotos e rifteamento causados por forças extensionais (estiramento) que estão puxando as duas placas à parte. Por exemplo, a expansão do assoalho oceânico está ocorrendo à medida que as placa Norte-Americana e Eurasiana separam-se e o novo assoalho oceânico do Atlântico é criado por ascensão do manto. A ilha da Islândia expõe um segmento da dorsal Mesoatlântica, que em outras circunstâncias está submersa, fornecendo aos geólogos uma oportunidade de observar directamente o processo de separação de placas e expansão do fundo oceânico. A Dorsal Mesoatlântica é discernível no Oceano Árctico, ao norte da Islândia, e conecta-se a um sistema de dorsais mesoceânicas que quase circunda o globo e serpenteia através dos oceanos Índico e Pacífico, terminando ao longo da costa oeste da América do Norte. Esses centros de expansão originaram os milhões de quilómetros quadrados de crosta oceânica que são actualmente o assoalho de todos oceanos.
Divergência
Oceano - Oceano

2.1.2 - Separação de placas nos continentes
Os estágios iniciais da separação de placas, como o grande vale em rifte do Leste Africano, podem ser encontrados em alguns continentes. Esses limites divergentes são caracterizados por vales em rifte, actividade vulcânica e terramotos distribuídos sobre uma zona mais larga que a dos centros de expansão oceânicos. O Mar Vermelho e o Golfo da Califórnia são riftes que se encontram num estágio mais avançado de expansão. Nesses casos, os continentes já se separaram o suficiente para que o novo assoalho oceânico pudesse ser formado ao longo do eixo de expansão e os vales em rifte fossem inundados pelo oceano. Algumas vezes, o fendimento continental pode tornar-se mais lento ou parar antes de haver a separação do continente e a abertura de uma nova bacia oceânica. O Vale do Reno, ao longo da fronteira da Alemanha e da França, é um rifte continental fracamente activo que pode ser esse tipo de "centro de expansão que fracassou". Será que o rifte do Leste Africano vai continuar a abrir-se, levando a Subplaca Somaliana a separar-se completamente da África e formar uma nova bacia oceânica, como aconteceu entre a África e a ilha de Madagascar, ou irá o espalhamento tornar-se mais lento e finalmente parar, como parece estar acontecendo no Oeste da Europa? Os geólogos ainda não conhecem as respostas.
Divergência
Continente – Continente


2.2 - Limites convergentes
As placas cobrem todo o globo, de modo que, se elas se separam em certo lugar, deverão convergir em outro, conservando, assim, a área da superfície terrestre. (Tanto quanto podemos dizer, nosso planeta não está se expandindo!) Onde as placas colidem frontalmente, elas formam limites convergentes. A profusão de eventos geológicos resultantes da colisão de placas torna os limites convergentes os mais complexos observados na tectónica de placas.
2.2.1 - Convergência oceano-oceano
Se as duas placas envolvidas são oceânicas, uma desce abaixo da outra em um processo conhecido como subducção. A litosfera oceânica da placa que está em subducção afunda na astenosfera e é por fim reciclada pelo sistema de convecção do manto. Esse encurvamento para baixo produz uma longa e estreita fossa de mar profundo. Na Fossa das Marianas, no Oeste do Pacífico, o oceano atinge sua maior profundidade, de cerca de 10 km mais que a altura do Monte Everest. À medida que a placa litosférica fria desce, a pressão aumenta; a água aprisionada nas rochas da crosta oceânica subduzida é "espremida" e ascende à astenosfera acima da placa. Esse fluido causa fusão do manto, produzindo uma cadeia de vulcões, denominada arco de ilhas, no fundo oceânico atrás da fossa. A subducção da Placa Pacífica formou as Ilhas Aleutas, a oeste do Alasca, que são vulcanicamente activas, bem como os arcos de ilhas abundantes no Oeste do Pacífico. Os terramotos que podem ocorrer em profundidades que chegam a até 600 km abaixo desses arcos de ilhas delineiam as placas frias da litosfera à medida que elas se afundam no manto.
Convergência
Oceano – Oceano

2.2.2 - Convergência oceano-continente
Se uma placa tem uma borda continental, ela cavalga a placa oceânica, porque a crosta continental é mais leve e subduz mais dificilmente que a crosta oceânica. A borda continental fica enrugada e é soerguida num cinturão de montanhas aproximadamente paralelo à fossa de mar profundo. As enormes forças de colisão e subducção produzem grandes terramotos ao longo da interface de subducção. Ao longo do tempo, materiais são raspados da placa descendente e incorporados nas montanhas adjacentes, deixando aos geólogos um complexo (e frequentemente confuso) registo do processo de subducção. Como no caso da convergência oceano-oceano, a água carregada para baixo pela placa oceânica mergulhante causa a fusão da cunha do manto e a formação de vulcões nos cinturões de montanhas atrás da fossa.
A costa oeste da América do Sul, onde a Placa Sul-Americana colide com a Placa de Nazca, de natureza oceânica, é uma zona de subducção desse tipo. Uma grande cadeia de altas montanhas, os Andes, eleva-se no lado continental do limite colidente e uma fossa de mar profundo situa-se próximo à costa. Os vulcões aqui são activos e mortais. Um deles, o Nevado del Ruiz, na Colômbia, matou 25 mil pessoas por ocasião de uma erupção em 1985. Alguns dos maiores terramotos do mundo também foram registados ao longo desse limite. Outro exemplo ocorre onde a pequena Placa de Juan de Fuca está subduzindo a Placa Norte-Americana ao longo da costa oeste da América do Norte. Esse limite convergente deu origem aos perigosos vulcões da Cadeia Cascade, que produziu a erupção de 1980 do Monte Santa Helena. A medida que cresce o entendimento da zona de subducção de Cascadia, os cientistas tornam-se mais preocupados com a possibilidade de ocorrência de um grande terramoto nessa região, o que causaria dano considerável ao longo das costas dos estados de Oregon, Washington e Colúmbia Britânica.

Convergência
Oceano – Continente



2.2.3 - Convergência continente-continente
Onde a convergência de placas envolve dois continentes, a subducção do tipo oceânica não pode acontecer. As consequências geológicas desse tipo de colisão são consideráveis. A colisão das placas Indiana e Eurasiana, ambas com continentes em sua borda frontal, fornece o melhor exemplo. A Placa Eurasiana cavalga a Placa Indiana, mas a Índia e a Ásia mantêm-se flutuantes, criando uma espessura dupla da crosta e formando a cordilheira de montanhas mais alta do mundo, o Himalaia, bem como o vasto e alto Planalto do Tibete. Nessa e em outras zonas de colisão continente-continente, ocorrem terramotos violentos na crosta que está sofrendo enrugamento.
Convergência
Continente – Continente


2.3 - Limites de falhas transformantes
Nos limites onde as placas deslizam uma em relação à outra, a litosfera não é nem criada nem destruída. Esses limites são falhas transformantes: fracturas ao longo das quais ocorre um deslocamento relativo à medida que o deslizamento horizontal acontece entre blocos adjacentes. Os limites de falhas transformantes são tipicamente encontrados ao longo de dorsais mesoceânicas, onde o limite divergente tem sua continuidade quebrada, sendo deslocado num padrão semelhante a um escalonamento. A Falha de Santo André na Califórnia, onde a Placa Pacífica desliza em relação à Placa Norte-Americana, é um óptimo exemplo de uma falha transformante em continente. Pelo fato de as placas terem se deslocado umas em relação às outras durante milhões de anos, as rochas contíguas nos dois lados da falha são de tipos e idades diferentes. Grandes terramotos, como o que destruiu a cidade de San Francisco em 1906, podem ocorrer nos limites de placas transformantes. Existe muita preocupação de que um repentino deslocamento possa ocorrer ao longo da falha de Santo André ou de outras falhas relacionadas próximas a Los Angeles e San Francisco dentro de, aproximadamente, 25 anos, resultando num terramoto extremamente destrutivo.
As falhas transformantes também podem conectar limites de placas divergentes com limites convergentes e limites convergentes com outros limites convergentes.
Falha transformante

2.4 - Combinação de limites de placas
Cada placa é limitada por uma combinação de limites transformantes, convergentes e divergentes. A Placa de Nazca, no Pacífico, tem três lados limitados por zonas divergentes, onde uma nova litosfera é gerada ao longo de segmentos da dorsal mesoceânica, os quais são deslocados segundo um padrão escalonado pelas falhas transformantes. O outro lado é limitado pela zona de subducção do Peru-Chile, onde a litosfera é consumida numa fossa oceânica profunda. A Placa Norte-Americana é limitada a leste pela Dorsal Mesoatlântica, que é uma zona de divergência; a oeste, pela falha de Santo André e outros limites transformantes; e, a noroeste, por zonas de subducção e limites transformantes que se estendem desde o estado de Oregon (EUA) até a Cadeia das Aleutas.
3 - Velocidade das placas e história dos movimentos
Quão rápido as placas se movem? Algumas movem-se mais rápido que outras, por quê? As velocidades actuais dos movimentos das placas são as mesmas que no passado geológico? Os geólogos têm desenvolvido métodos engenhosos para responder essas questões e, desse modo, entender melhor a tectónica de placas. Examinaremos três desses métodos.
3.1 - O fundo oceânico como um gravador magnético
Durante a Segunda Guerra Mundial, foram desenvolvidos instrumentos extremamente sensíveis para detectar submarinos a partir dos campos magnéticos emanados por suas couraças de aço. Os geólogos modificaram ligeiramente esses instrumentos e rebocaram-nos atrás de navios de pesquisas para medir o campo magnético local criado por rochas magnetizadas no fundo do mar. Cruzando os oceanos repetidas vezes, os cientistas marinhos descobriram surpreendentes padrões regulares na intensidade do campo magnético local. Em muitas áreas, o campo magnético alternava entre valores altos e baixos dispostos em bandas longas e estreitas chamadas de anomalias magnéticas, que eram paralelas e quase perfeitamente simétricas à crista da dorsal mesoceânica. A detecção desses padrões foi uma dentre as grandes descobertas que confirmaram a expansão do assoalho oceânico e levaram à teoria da tectónica de placas. A detecção desses padrões também permitiu aos geólogos medir os movimentos das pIacas ao longo do tempo geológico. Para entender esses avanços, precisamos olhar mais detidamente como as rochas tornaram-se magnetizadas.
3.1.1 - O registo rochoso das reversões magnéticas da Terra
Há quase 400 anos, os cientistas sabem que uma agulha de uma bússola aponta para o pólo magnético norte (próximo ao Pólo Norte geográfico) devido ao campo magnético da Terra. Imaginem quão estupefactos eles ficaram há poucas décadas quando encontraram evidências no registo geológico de que, ao longo do tempo, o campo magnético frequentemente se reverte – ou seja, troca o pólo magnético norte pelo pólo magnético sul. Durante cerca de metade do tempo geológico, a agulha de uma bússola apontaria para o sul!
No início da década de 1960, os geólogos descobriram que o registo preciso desse comportamento peculiar pode ser obtido a partir de derrames acamados de lava vulcânica. Quando lavas ricas em ferro resfriam-se em presença do campo magnético terrestre, tornam-se levemente magnetizadas segundo a direcção desse campo. Tal fenómeno é chamado de magnetização termorremanescente, porque a rocha "recorda-se" da magnetização muito depois de o campo magnetizador existente ao tempo de sua formação ter sido mudado.
Em derrames de lavas acamados, cada camada de rocha do topo para a base da sequência representa um período de tempo geológico mais antigo, e a idade de cada camada pode ser determinada por métodos de datação precisa. As medições da magnetização termorremanescente de amostras de rocha de cada camada fornecem a direcção do campo magnético terrestre nelas congelada quando de seu resfriamento. Por meio da repetição dessas medidas em vários lugares no mundo, os geólogos desvendaram a história detalhada das reversões magnéticas ao longo do tempo geológico.
Cerca de metade de todas as rochas estudadas mostrou-se magnetizada numa direcção oposta ao campo magnético terrestre actual. Aparentemente, o campo inverteu-se muitas vezes no tempo geológico, e campos normais (os mesmos de agora) e reversos (opostos ao de agora) são igualmente prováveis. Os períodos mais longos do campo normal ou reverso são chamados de épocas magnéticas; elas parecem durar cerca de meio milhão de anos, embora o padrão de reversão, quando retrocedemos no tempo geológico, torne-se altamente irregular. Superpostas às épocas maiores, estão as reversões curtas e transicionais do campo, conhecidas como eventos magnéticos, que podem durar desde alguns milhares até 200 mil anos.
3.1.2 - Padrões de anomalias magnéticas no assoalho oceânico
Os peculiares padrões magnéticos bandados localizados no fundo do oceano deixaram os cientistas curiosos até 1963, quando dois ingleses, F. J. Vine e D. H. Mathews - e, independentemente, dois canadenses, L. Morley e A. Larochelle - formularam uma proposta surpreendente. Com base em novas evidências para as reversões magnéticas colectadas por geólogos em derrames de lavas no continente, eles argumentaram que as bandas magnéticas altas e baixas correspondiam a bandas de rochas do fundo submarino que foram magnetizadas durante episódios ancestrais do campo magnético normal e reverso. Ou seja, quando o navio de pesquisa estivesse sobre rochas magnetizadas na direcção normal, ele registaria um campo magnético localmente mais forte, ou uma anomalia magnética positiva, e quando estivesse sobre rochas magnetizadas na direcção reversa, registaria um campo localmente mais fraco, ou uma anomalia magnética negativa.
Essa ideia forneceu um poderoso teste para a hipótese da expansão do assoalho oceânico, que postula que o fundo submarino novo é formado ao longo dos riftes de uma crista da dorsal mesoceânica, à medida que as placas se separam. O magma fluindo do interior solidifica-se nas fracturas e torna-se magnetizado na direcção do campo magnético terrestre da época. À medida que o assoalho oceânico separa-se e afasta-se da crista, aproximadamente metade do material magnetizado num certo momento move-se para um lado, e metade para o outro, formando duas bandas magnetizadas simétricas. Um novo material preenche as fracturas, continuando o processo. Desse modo, o assoalho submarino funciona como um gravador que codifica a história de abertura dos oceanos por meio da impressão magnética das reversões do campo magnético da Terra.
Passados alguns anos, os cientistas marinhos foram capazes de mostrar que esse modelo fornecia uma explicação consistente para os padrões simétricos das anomalias magnéticas do assoalho oceânico encontrados nas dorsais mesoceânicas em todo o mundo. Além disso, esse modelo forneceu-lhes uma ferramenta precisa para medir as taxas de expansão do assoalho oceânico actuais e do passado geológico. Essa evidência contribuiu substancialmente para a descoberta e a confirmação da tectónica de placas.

3.1.3 - Inferindo as idades do fundo oceânico e as velocidades relativas das placas
Por meio do uso das idades das reversões que foram determinadas a partir de lavas magnetizadas nos continentes, os geólogos puderam indicar idades para as bandas de rochas magnetizadas no fundo oceânico. Eles puderam calcular, então, quão rápido os oceanos se abriram, usando a fórmula velocidade = distância/tempo, sendo que a distância foi medida a partir do eixo da dorsal e o tempo, igualado à idade do fundo oceânico.
Num limite divergente de placas, a combinação da taxa de expansão e da direcção de expansão fornece a velocidade relativa da placa: a velocidade com que uma placa se move relativamente a outra.
A taxa de expansão para a Dorsal Mesoatlântica ao sul da Islândia é exageradamente baixa quando comparada com a de muitos outros lugares dessa mesma dorsal. O recorde de velocidade de expansão pode ser encontrado na Dorsal do Pacífico Oriental somente no sul do equador, onde as placas Pacífica e de Nazca estão se separando a uma taxa de 150 mm/ano - uma ordem de magnitude mais rápida que a taxa do Atlântico Norte. Uma média estimativa para as dorsais mesoceânicas do mundo é de cerca de 50mm/ano. Isso é aproximadamente a taxa de crescimento de nossas unhas, e mostra que, em termos de geologia, tais taxas de expansão fornecem dados importantes para o estudo do sistema de convecção do manto.
Podemos seguir a escala de tempo magnético a partir das muitas reversões do campo magnético terrestre. As bandas magnéticas correspondentes no assoalho oceânico, que podem ser pensadas como bandas de idades, têm sido mapeadas em detalhe a partir das cristas das dorsais mesoceânicas das várias bacias oceânicas, cobrindo um intervalo de tempo que excede a 100 milhões de anos.
O poder e a conveniência de usar a magnetização do assoalho oceânico para descobrir a história das bacias oceânicas não podem ser sobreenfatizados. Os geólogos calcularam as idades de várias regiões do fundo oceânico sem sequer examinar amostras de rochas. Eles simplesmente cruzaram os oceanos, medindo os campos magnéticos das rochas do fundo submarino, e correlacionaram os padrões de reversão com as sequências de tempo estabelecidas pelos métodos anteriormente descritos.
A simplicidade e a elegância da magnetização do fundo oceânico tornaram-na uma ferramenta muito efectiva. Mas ela é um método indirecto ou de sensoriamento remoto, pois as rochas não foram recuperadas do fundo oceânico e, portanto, suas idades não foram directamente determinadas em laboratório.
Uma evidência directa da expansão do fundo oceânico e do movimento de placas ainda se fazia necessária para convencer alguns poucos cépticos remanescentes. A perfuração do fundo do mar veio suprir essas evidências que faltavam.
3.2 - Perfuração de mar profundo
Em 1968, um programa de perfurações do fundo dos oceanos foi lançado como um projecto integrado pelas maiores instituições oceanográficas e a Fundação Nacional de Ciência. Mais tarde, outras nações juntaram-se a esse esforço. Esse experimento global tinha por objectivo perfurar, recuperar e estudar as rochas do fundo oceânico de muitos lugares do mundo. Usando perfuratrizes rotativas, os cientistas trouxeram testemunhos contendo secções de rochas do assoalho oceânico; em alguns casos, a perfuração penetrou milhares de metros abaixo da superfície do fundo oceânico. Assim, os geólogos tiveram a oportunidade de desvendar a história das bacias oceânicas a partir de evidências directas.
Uma das coisas mais importantes a ser determinada era a idade de cada amostra. Pequenas partículas caindo através da água oceânica - poeira da atmosfera, material orgânico de plantas e animais marinhos - acumulam-se como sedimentos no fundo do mar à medida que uma nova crosta oceânica vai se formando. Desse modo, a idade dos sedimentos mais antigos dos testemunhos de sondagem, ou seja, daqueles imediatamente sobre a crosta, forneceu aos geólogos a idade do fundo oceânico naquele determinado ponto. A idade dos sedimentos é obtida primeiramente a partir de esqueletos fósseis de minúsculos animais unicelulares, que vivem no oceano e afundam quando morrem. Observou-se que os testemunhos de sondagem de sedimentos tornavam-se mais antigos com o aumento da distância a partir das dorsais mesoceânicas e que as idades das rochas do fundo submarino concordavam quase perfeitamente com aquelas determinadas a partir dos dados de reversão magnética. A concordância validou a datação magnética do fundo submarino e confirmou o conceito de expansão do fundo do mar.

3.3 - Medidas do movimento de placa pela Geodesia
Em suas publicações em defesa da deriva continental, Alfred Wegener cometeu um grande erro: ele propôs que a América do Norte e a Europa estavam afastando-se a uma taxa de aproximadamente 30 m/ano - mil vezes mais rápido que a expansão real do assoalho do Atlântico! Essa velocidade inacreditavelmente alta foi uma das razões que levaram muitos cientistas a rejeitar francamente as noções de deriva continental. Wegener fez essas estimativas por assumir incorrectamente que os continentes estavam juntos, constituindo a Pangéia, num tempo tão recente quanto o da última idade glacial (que ocorreu há apenas 20 mil anos). Sua crença em uma rápida taxa também envolveu certa dose de optimismo. Em particular, ele esperava que a hipótese da deriva pudesse ser confirmada por repetidas medidas acuradas da distância através do Oceano Atlântico usando o posicionamento astronómico.
3.3.1 - Posicionamento astronómico
O posicionamento astronómico - medida da posição das estrelas no céu nocturno para determinar onde você está - é uma técnica da Geodesia, a ciência ancestral de medir a forma da Terra e posicionar pontos na sua superfície. Os navegadores utilizaram o posicionamento astronómico durante séculos para determinar os limites geográficos das Terras e os marinheiros fizeram o mesmo para direccionar seus navios no mar. Há 4 mil anos, os construtores egípcios usaram essa técnica para posicionar a Grande Pirâmide perfeitamente para o norte.
Wegener imaginou que a Geodesia pudesse ser usada para medir a deriva continental da seguinte maneira. Dois observadores, um na Europa e o outro na América do Norte, determinariam simultaneamente as suas posições relativas a estrelas fixas. A partir dessas posições, eles poderiam calcular a distância entre os dois pontos de observação em cada instante. Então, repetiriam essas medidas de distância a partir dos mesmos postos de observação algum tempo depois, digamos, após um ano. Se os continentes estivessem à deriva, então a distância deveria ter aumentado e o valor do incremento determinaria a velocidade da mesma.
No entanto, para essa técnica funcionar, as posições relativas dos postos de observação deveriam ser determinadas de modo suficientemente acurado para medir o movimento. Na época de Wegener, a acurácia do posicionamento astronómico era pobre; os erros na fixação das distâncias intercontinentais excediam a 100 metros. Desse modo, mesmo as altas taxas de deriva que ele estava propondo exigiriam um certo número de anos para serem observadas. Ele argumentou que duas determinações astronómicas da distância entre a Europa e a Groelândia (onde trabalhou como meteorologista), tomadas com um intervalo de seis anos, suportavam suas altas taxas, mas ele estava equivocado novamente. Sabemos hoje que o deslocamento da Dorsal Mesoatlântica entre a medida de um levantamento e o seguinte é de apenas 1/10 de metro, mil vezes menos que o necessário para ser observado pelas técnicas que estavam disponíveis então.
Em função da alta exactidão requerida para observar directamente o movimento das placas, as técnicas geodésicas não exerceram papel significativo na descoberta da tectónica de placas. Os geólogos tiveram de confiar na evidência da expansão do fundo oceânico a partir do registo geológico - as tiras magnéticas e as idades dos fósseis descritas anteriormente. No entanto, um método de posicionamento astronómico iniciado no final da década de 1970 usou sinais de distantes "fontes de rádio quase estelares " (quasares) registados por enormes antenas em forma de prato. Esse método pode medir distâncias intercontinentais com uma exactidão admirável de até 1 mm. Em 1986, um grupo de cientistas publicou um conjunto de medidas baseadas nessa técnica que mostrou que as distâncias entre as antenas na Europa (Suécia) e na América do Norte (Massachusetts) tinham aumentado 19 mm/ano num período de cinco anos, muito próximo do predito por modelos geológicos da tectónica de placas. O sonho de Wegener de medir a deriva continental directamente por posicionamento astronómico foi finalmente realizado!
Nota: Hoje, a Grande Pirâmide do Egipto não se encontra mais perfeitamente direccionada para o norte, como afirmado anteriormente, mas levemente a nordeste. Será que os astrónomos egípcios ancestrais cometeram esse erro ao orientá-la séculos atrás? Os arqueólogos pensam que provavelmente não. Durante esse período, a África derivou o suficiente para girar a pirâmide fora do alinhamento com o verdadeiro Norte.

3.3.2 - Sistema de posicionamento local
As operações geodésicas feitas com grandes radiotelescópios são muito caras e não são a ferramenta prática para investigação detalhada do movimento das placas tectónicas em áreas remotas. Desde meados da década de 1980, os geólogos têm conseguido tirar vantagem de uma nova constelação de 24 satélites orbitadores da Terra, chamados de Sistema de Posicionamento Global (GPS), para fazer os mesmos tipos de medidas com a mesma impressionante exactidão, usando receptores de rádios portáteis, muito mais baratos e menores. Os receptores de GPS registam ondas de rádio de alta frequência sincronizadas com relógios atómicos precisos situados à bordo dos satélites. A constelação de satélites serve como um sistema de referência externa, do mesmo modo que as estrelas fixas e os quasares fazem em um posicionamento astronómico.
As mudanças da distância entre os receptores de GPS baseados na superfície terrestre de diferentes placas e registados ao longo de muitos anos concordam em magnitude e direcção com aquelas determinadas a partir das anomalias magnéticas do assoalho oceânico. Esses experimentos indicam que os movimentos das placas são notavelmente constantes durante períodos de tempo que variam de poucos anos a milhões de anos. Os geólogos estão agora usando o GPS para medir anualmente os movimentos das placas em muitas localidades do globo.
Além de determinar as velocidades das placas, as observações por GPS mostraram que a convergência entre as placas de Nazca e a sul-americana pode ser dividida em três partes. Cerca de 40% se dão por deslizamento, suave e contínuo, entre as duas placas. Cerca de 20% ocorrem como deformação ao longo da borda da placa, que causa o soerguimento da Cordilheira do Andes. Cerca de 40% ocorrem em grandes terramotos, quando a interface entre as duas placas rompe-se e desloca-se repentinamente.
Nota: Actualmente, os receptores de GPS estão sendo usados em automóveis como parte de um sistema de navegação que leva o motorista a endereços específicos nas ruas. É interessante que os cientistas que desenvolveram os relógios atómicos usados em GPS o fizeram para pesquisa em física fundamental, sem ter ideia de que estariam criando uma indústria de muitos bilhões de dólares. Junto com o transístor, o laser e muitas outras tecnologias, o GPS demonstra a maneira afortunada pela qual a pesquisa básica dá retorno à sociedade que a financia.
4 - A grande reconstrução
O continente Pangéia era a única grande massa de terras que existia há 250 milhões de anos. Um dos grandes triunfos da geologia moderna é a reconstrução dos eventos que levaram à aglutinação da Pangéia e a sua posterior fragmentação nos continentes que conhecemos hoje. Vamos usar o que aprendemos a respeito da tectónica de placas para ver como essa descoberta foi alcançada.
4.1 - Isócronas do assoalho oceânico
As idades dos assoalhos oceânicos do mundo foram determinadas a partir dos dados de reversão magnética e de fósseis obtidos nas perfurações de mar profundo. As isócronas, são curvas de contorno que delimitam rochas de mesma idade. As isócronas fornecem-nos o tempo que decorreu desde que as rochas crustais foram injectadas como magma em um rifte mesoceânico e, desse modo, indicam a quantidade de expansão havida desde que elas foram geradas. Note como o assoalho oceânico torna-se progressivamente mais antigo em ambos os lados dos riftes mesoceânicos. Por exemplo, a distância a partir do eixo da dorsal de uma isócrona de 140 milhões de anos corresponde à extensão do novo assoalho oceânico criado nesse intervalo de tempo. As isócronas mais espaçadas do Pacífico Oriental indicam taxas de expansão mais rápidas que as do Atlântico.
Em 1990, após uma busca de 20 anos, os geólogos encontraram as rochas oceânicas mais antigas por meio da perfuração do assoalho do Pacífico Ocidental. Essas rochas tinham uma idade de cerca de 200 milhões de anos, o que representa apenas 4% da história da Terra. Isso indica o quão geologicamente jovem é o fundo do oceano, quando comparado com os continentes. Em um período de 100 a 200 milhões de anos, em alguns lugares, e apenas dezenas de milhões de anos, em outros, a litosfera oceânica é formada, expande-se, resfria-se e mergulha de volta no manto subjacente. Diferentemente, as rochas continentais mais antigas têm cerca de 4 bilhões de anos.
4.2 - Reconstruindo a história dos movimentos das placas
As placas da Terra comportam-se como corpos rígidos. Ou seja, a distância entre três pontos na mesma placa rígida - digamos, Nova York, Miami e Bermuda, na Placa Norte-Americana - não muda muito, independentemente do quão distante a placa se mova. Mas a distância entre, digamos, Nova York e Lisboa aumenta porque as duas cidades estão em placas diferentes, as quais estão sendo separadas ao longo de uma zona estreita de expansão na Dorsal Mesoatlântica. A direcção do movimento de uma placa em relação à outra depende de princípios geométricos que governam o comportamento de placas rígidas numa superfície esférica. Dois princípios primários são:
1- Os limites transformantes indicam as direcções de movimentos relativos da placa. Com poucas excepções, não ocorre sobreposição, flambagem ou separação ao longo de limites transformantes típicos e nos oceanos. As duas placas meramente se deslocam em relação à outra, sem criação ou destruição de material de ambas. Procure um limite transformante se quiser deduzir a direcção do movimento relativo de uma placa, porque a orientação da falha é a direcção na qual uma placa se desloca em relação a outra.
2- As isócronas do assoalho oceânico revelam as posições de limites divergentes em tempos anteriores. As isócronas no assoalho oceânico são grosseiramente paralelas e simétricas como o eixo da dorsal mesoceânica ao longo da qual foram geradas. Devido ao fato de que cada isócrona coincidia com o limite de separação da placa num tempo anterior, aquelas que apresentam a mesma idade, porém em lados opostos de uma dorsal mesoceânica, podem ser reaproximadas para mostrar a posição das placas e a configuração dos continentes nelas encravados naquela época anterior.
4.3 - A fragmentação da Pangéia
Usando esses princípios, os geólogos reconstruíram a abertura do Oceano Atlântico e a fragmentação da Pangéia. Esse supercontinente é mostrado como existiu há 240 milhões de anos. Ele começou a fragmentar-se com o rifteamento da América do Norte, que se separou da Europa há cerca de 200 milhões de anos. A abertura do Atlântico Norte foi acompanhada pela separação dos continentes do norte (Laurásia), do sul (Terra de Gondwana, ou Gondwana) e pelo rifteamento de Gondwana ao longo do que é hoje a Costa Leste da África. A fragmentação de Gondwana, por sua vez, separou a América do Sul, a África, a Índia e a Antártida, criando o Atlântico Sul e os oceanos do sul e estreitando o Oceano Tethys. A separação da Austrália a partir da Antárctida e a "martelada" da Índia na Eurásia fecharam o Oceano Tethys, formando o mundo como nós o vemos hoje.
Os movimentos das placas não cessaram, é claro, de modo que a configuração dos continentes vai continuar a evoluir.
4.4 - A aglutinação da Pangéia pela deriva continental
O mapa de isócronas informa-nos de que todo o fundo oceânico existente na superfície terrestre foi criado desde a fragmentação da Pangéia. No entanto, sabemos a partir dos registos geológicos de cinturões de montanhas continentais mais antigos que a tectónica de placas estava operando há bilhões de anos antes dessa fragmentação. Evidentemente, a expansão do assoalho oceânico ocorria como hoje e existiram episódios prévios de deriva continental e colisão. O assoalho oceânico criado nesses tempos anteriores foi destruído pela subducção, retornando ao manto, de modo que são as evidências mais antigas preservadas nos continentes que possibilitam identificar e cartografar o movimento desses "paleocontinentes".
Os cinturões de montanhas mais antigos, como os Apalaches na América do Norte e os Urais, que separam a Europa da Ásia, auxiliam a posicionar colisões ancestrais de paleocontinentes.
Em muitos lugares, as rochas revelam episódios ancestrais de rifteamento e subducção. Tipos de rochas e fósseis também indicam a distribuição de mares ancestrais, geleiras, terras baixas, montanhas e climas. O conhecimento dos climas ancestrais possibilita aos geólogos posicionarem as latitudes nas quais as rochas continentais foram formadas, o que, por sua vez, os auxilia a reconstituir o quebra-cabeças dos continentes ancestrais. Quando o vulcanismo ou a formação de montanhas produz rochas continentais novas, elas também registam a direcção do campo magnético da Terra, da mesma maneira que acontece com as rochas oceânicas quando são criadas por expansão do fundo do mar. Como uma bússola congelada no tempo, o magnetismo fóssil de um fragmento continental regista a sua orientação e posição ancestrais.
A evidência a partir de tipos de rochas, fósseis, clima e paleomagnetismo permitiu aos cientistas reconstruir um supercontinente anterior, chamado Rodínia, que se formou há cerca de 1,1 bilhão de anos e começou a se fragmentar há cerca de 750 milhões de anos. Eles foram capazes de cartografar os fragmentos desse supercontinente ao longo dos 500 milhões de anos subsequentes à medida que derivavam e se rearranjavam no supercontinente Pangéia. Os geólogos estão continuamente descobrindo mais detalhes desse quebra-cabeças complexo, no qual cada fragmento muda de forma no decorrer do tempo geológico.
4.5 - Implicações da grande reconstrução
Dificilmente algum ramo da Geologia passou incólume por essa grande reconstrução dos continentes. Os geólogos da área de prospecção usaram o encaixe dos continentes para encontrar depósitos minerais e de petróleo por meio da correlação de formações rochosas existentes num continente com suas contra-partes pré-deriva em outro. Os paleontólogos repensaram alguns aspectos da evolução à luz da deriva continental. Os geólogos ampliaram seu foco de uma geologia de uma região particular para um cenário que abrange o mundo, pois o conceito da tectónica de placas fornece uma maneira de interpretar, em termos globais, processos geológicos como formação de rochas, soerguimento de montanhas e mudanças climáticas.
Os oceanógrafos estão reconstruindo as correntes como possam ter existido em oceanos ancestrais para entender melhor a circulação moderna e explicar as variações dos sedimentos do mar profundo que são afectadas por tais correntes. Os cientistas estão "predizendo" para trás no tempo para descrever temperaturas, ventos, extensão de geleiras continentais e como eram os níveis dos mares em tempos anteriores à deriva. Eles esperam aprender com o passado, de modo que possam predizer o futuro - um assunto de grande urgência, devido às possibilidades do aquecimento global deflagrado pela actividade humana. Que testemunho melhor do triunfo dessa hipótese, outrora considerada ultrajante, do que sua habilidade para revitalizar e lançar luz em tantos tópicos diversos?
5 - Convecção do manto: o mecanismo motor da tectónica de placas
Tudo o que foi discutido até agora pode ser denominado de tectónica de placas descritiva. Mas dificilmente uma descrição é uma explicação. Não entenderemos totalmente a tectónica de placas até que tenhamos uma teoria mais compreensiva que possa explicar por que as placas se movem. Descobrir tal teoria é um dos mais importantes desafios que confrontam os cientistas que estudam o sistema Terra.
Como Arthur Holmes e os outros defensores pioneiros da deriva continental perceberam, a convecção do manto é o "motor" que controla os processos tectónicos de grande proporção que operam na superfície terrestre. Descrevemos o manto como um sólido quente capaz de mover-se como um fluido viscoso (cera quente ou melado frio, por exemplo). O calor que escapa do interior da Terra provoca a convecção desse material (circulação ascendente e descendente) a velocidades de poucas dezenas de milímetros por ano.
Quase todos os cientistas actualmente aceitam que as placas litosféricas de algum modo participam do fluxo desse sistema de convecção do manto. No entanto, como é de praxe, "o truque está nos detalhes". Muitas hipóteses diferentes têm sido propostas com base numa ou noutra peça de evidência, mas ninguém forneceu uma teoria satisfatória e abrangente que amarrasse todos os elementos.
5.1 - Onde se originam as forças que movem as placas?
Veja uma experiência que você pode fazer em sua cozinha: aqueça uma panela com água até que esteja próxima do ponto de fervura e adicione algumas folhas de chá seco no centro dela. Você vai observar que as folhas de chá movem-se na superfície da água, arrastadas pelas correntes de convecção da panela. Será que é desse modo que as placas se movem, passivamente arrastadas de um lado para outro nas costas das correntes de convecção que ascendem do manto?
A resposta parece ser não. A evidência principal vem das taxas de movimento das placas discutidas anteriormente. As placas que estão se movendo mais rápido (as placas Pacífica, de Nazca, de Cocos e Índica) estão em processo de subducção ou sendo consumidas ao longo de uma grande parte de suas bordas. Em contraste, as placas que estão se movendo devagar (placas Norte-Americana, Sul-Americana, Africana, Eurasiana e Antárctica) não têm porções significativas de lascas descendentes. Essas observações sugerem que o movimento rápido das placas é causado pelas forças gravitacionais exercidas pelas lascas mais antigas e frias da litosfera (por isso pesadas). Em outras palavras, as placas não são arrastadas por correntes de convecção a partir do manto profundo, mas, em vez disso, "caem de volta" para o manto sob a acção do seu próprio peso. De acordo com essa hipótese, a expansão do assoalho oceânico é decorrente de uma ascensão passiva de material do manto onde as placas têm sido afastadas pelas forças de subducção.
Mas, espere - se a única força importante na tectónica de placas é o arraste gravitacional das lascas que estão em processo de subducção, por que então a Pangéia fragmentou-se e o Oceano Atlântico foi formado? A única porção da litosfera em subducção que actualmente está fixada às placas Norte e Sul-americana é encontrada nos pequenos arcos de ilhas que limitam os mares do Caribe e de Scotia, os quais são considerados muito fracos para abrir o Atlântico. Uma possibilidade é a de que as placas cavalgantes, como as que estão em subducção, sejam puxadas em direcção aos seus limites convergentes. Por exemplo, à medida que a Placa de Nazca é consumida sob a América do Sul, ela pode fazer com que o limite de placas ao longo da fossa Peru-Chile regrida em direcção ao Pacífico, "sugando" a Placa Sul-Americana para oeste.
Uma outra possibilidade é a de que a Pangéia comportou-se como um cobertor de isolamento, impedindo que o calor deixasse o manto da Terra (como geralmente o faz por meio do processo de expansão do assoalho oceânico). Esse calor presumivelmente acumulado através do tempo causaria a formação de protuberâncias quentes no manto sob o super continente. Essas protuberâncias soergueram a Pangéia (levemente) e foram responsáveis por sua deriva numa espécie de "escorregamento do solo" das suas porções situadas no topo. Essas forças gravitacionais continuaram a controlar a expansão do assoalho oceânico à medida que as placas deslizavam morro abaixo a partir das cristas da Dorsal Mesoatlântica. Os terramotos que algumas vezes ocorrem no interior das placas mostram evidências directas da compressão que elas sofrem por acção dessas forças de "empurrão" da dorsal mesoceânica.
Como você pode perceber a partir dessa breve discussão, as forças que controlam a tectónica de placas provavelmente envolvem diversos tipos de interacções. Todas são manifestações da convecção do manto, no sentido de que envolvem matéria aquecida que ascende em um local e matéria resfriada que afunda em outro. Embora muitas questões permaneçam abertas, podemos ter uma certeza razoável de que: 1) as placas exercem um papel activo nesse sistema e (2) as forças associadas com as lascas mergulhantes e as cristas elevadas são provavelmente os factores mais importantes para governar as taxas de movimento das placas. Os cientistas estão tentando resolver essa e outras questões levantadas nessa discussão por meio da comparação de observações com modelos computadorizados de detalhe do sistema de convecção mantélica.
5.2 - Qual é a profundidade em que a reciclagem de placas ocorre?
Para que a tectónica de placas funcione, o material litosférico que é consumido na zona de subducção deve ser reciclado no manto e, por fim, retomar à superfície à medida que a nova litosfera é criada ao longo dos centros de expansão das dorsais mesoceânicas. Qual a profundidade que esse processo de reciclagem alcança no manto? Ou seja, onde é o limite inferior do sistema de convecção do manto?
A maior profundidade que pode ser alcançada é de cerca de 2.900 km abaixo da superfície externa da Terra, onde um limite abrupto separa o manto do núcleo. O líquido rico em ferro abaixo desse limite núcleo-manto é muito mais denso que as rochas sólidas do manto, prevenindo qualquer intercâmbio significativo de material entre as duas camadas. Desse modo, podemos imaginar um sistema de convecção "total do manto" em que todo o material das placas circula por ele, atingindo o limite manto-núcleo.
Nos primórdios da teoria da tectónica de placas, no entanto, muitos cientistas estavam convencidos de que a reciclagem das placas ocorria nos níveis menos profundo do manto. A evidência é fornecida pelos terramotos de foco profundo que marcam o consumo de placas litosféricas em zonas de subducção. A profundidade máxima desses terramotos é variável de acordo com a zona de subducção, dependendo de quão fria estão as porções mergulhantes da placa, mas os geólogos descobriram que nenhum terramoto estava ocorrendo abaixo de aproximadamente 700 km. Mais ainda, as propriedades dos terramotos nessas grandes profundidades indicaram que as lascas mergulhantes estavam encontrando material mais rígido que diminuía e, talvez, até bloqueava a progressão da descida.
Com base nessas e em outras evidências, os cientistas concluíram que a convecção pode ser dividida em duas camadas: um sistema do manto superior nos primeiros 700 km de profundidade, onde a reciclagem da litosfera ocorre, e um sistema do manto inferior, de 700 km de profundidade até o limite núcleo-manto, onde a convecção é muito mais lenta. De acordo com essa hipótese, chamada de "convecção estratificada", a separação entre os dois sistemas mantém-se porque o sistema superior é constituído de rochas mais leves que as do inferior e, assim, flutua no topo, da mesma maneira que o manto flutua no núcleo.
A maneira de testar essas duas hipóteses em competição é procurar por "cemitérios litosféricos" abaixo das zonas convergentes, onde placas antigas mergulharam em subducção. A litosfera antiga consumida é mais fria que o manto circundante e, desse modo, pode ser "percebida" com o uso de ondas sísmicas produzidas por terramoto (do mesmo modo que os médicos usam onda de ultra-som para examinar nosso corpo). Além disso, deveria haver muitas delas lá em baixo. A partir do conhecimento do movimento das placas no passado, podemos estimar que, apenas desde a fragmentação da Pangéia, a litosfera reciclada de volta para o manto totaliza uma área equivalente à da superfície terrestre. Certamente, os cientistas encontraram regiões de material mais frio no manto profundo sob as Américas do Norte e do Sul, o Leste da Ásia e outros sítios adjacentes aos limites de colisão de placas. Essas zonas ocorrem como extensões de lascas litosféricas descendentes e algumas parecem ir até profundidades tão grandes quanto o limite núcleo-manto. A partir dessa evidência, a maioria dos cientistas concluiu que a reciclagem das placas ocorre por meio de convecção que afecta o manto inteiro, mais do que convecção estratificada.
5.3 - Qual é a natureza das correntes de convecção ascendentes?
A convecção do manto implica que aquilo que desce deve subir. Os cientistas aprenderam muito a respeito das correntes de convecção descendentes porque elas são marcadas por estreitas zonas de litosfera fria mergulhante que pode ser detectada por ondas de terramoto. E o que se poderia dizer sobre as correntes de convecção ascendentes de material do manto necessárias para equilibrar a subducção? Existem zonas de ascensão de material mantélico em forma de camadas directamente abaixo das dorsais mesoceânicas? A maioria dos cientistas que estudam o assunto pensa que não. Em vez disso, acredita que as correntes ascendentes são mais lentas e espalhadas sob regiões mais largas. Essa visão é consistente com a ideia, discutida antes, de que a expansão do assoalho oceânico é um processo mais passivo: praticamente em qualquer lugar onde você afastar as placas, vai ser gerado um centro de expansão.
Existe, no entanto, uma grande excepção: um tipo de corrente ascendente em forma de jacto, chamado de pluma do manto. A melhor evidência para as plumas do manto vem de regiões de vulcanismo intenso e localizado (chamadas de pontos quentes), como o Havai, onde enormes vulcões estão sendo formados no meio de placas, distantes de qualquer centro de expansão. As plumas são entendidas como cilindros finos, de menos de 100 km de diâmetro, de material que ascende rapidamente, a partir do manto profundo, talvez formado em regiões muito quentes próximas do limite núcleo-manto. As plumas do manto são tão intensas que podem literalmente formar buracos nas placas e extravasar grandes volumes de lava. As plumas podem ser responsáveis pelos maciços derrames de lava - com milhões de quilómetros cúbicos - encontrados em lugares como a Sibéria e o Planalto Colúmbia, no leste de Washington e Oregon (EUA). Alguns desses "derrames" de lavas foram tão grandes e ocorreram tão rapidamente que podem ter mudado o clima da Terra e aniquilado muitas formas de vida em eventos de extinção em massa.
A hipótese da pluma foi primeiramente proposta por um dos fundadores da tectónica de placas, W. Jason Morgan, da Universidade de Princeton, em 1970, logo após o estabelecimento dessa teoria. Como outros aspectos do sistema de convecção do manto, no entanto, as observações sobre as correntes de convecção ascendentes são indirectas e a hipótese das plumas permanece bastante controvertida
Conclusões

No contexto do método científico, a tectónica de placas não é um dogma, mas uma teoria confirmada, cuja força reside em sua simplicidade, generalidade e consistência com muitos tipos de observações. As teorias podem ser sempre revertidas ou modificadas. Como vimos anteriormente, várias hipóteses competidoras têm sido desenvolvidas acerca do modo como a convecção gera a tectónica de placas. Mas a teoria da tectónica de placas - como as teorias da idade da Terra, da evolução da vida e da genética - explica muito e tão bem, que tem sobrevivido a muitos esforços para falseá-la, de modo que os geólogos a tratam como facto.
A pergunta que permanece é: por que a tectónica de placas não foi descoberta mais cedo? Por que a comunidade científica demorou tanto para mudar do cepticismo a respeito da deriva continental para a aceitação da teoria da tectónica de placas? Os cientistas trabalham com diferentes estilos. Suas mentes particularmente inquiridoras, desinibidas e sintetizantes fazem com que, frequentemente, sejam os primeiros a perceber as grandes verdades. Embora sua percepção comummente possa mostrar-se falsa (pense nos erros que Wegener cometeu na proposição da deriva continental), esses visionários, na maioria das vezes, são os primeiros a enxergar as grandes generalizações da ciência. Merecidamente, eles são os de que a história se lembra.
A maioria dos cientistas, no entanto, procede mais cautelosamente e espera um lento processo de colecta de evidências que dêem suporte à teoria. A deriva continental e a expansão do assoalho oceânico foram lentamente aceitas porque as ideias audaciosas foram apresentadas muito antes das firmes evidências. Os oceanos tiveram de ser explorados, novos instrumentos precisaram ser desenvolvidos e utilizados e foi necessário que o mar profundo fosse perfurado para ver o que existia lá antes que a maioria deles pudesse ser convencida. Hoje, muitos cientistas ainda estão esperando ser convencidos das ideias a respeito de como o sistema de convecção realmente funciona
Bibliografia

- Press, Frank; Sieber, Raymond; Grotzinger, John e Jordan, Thomas H. (2004), Para Entender a Terra, 4.ª edição.
- Monteiro, Antonieta; Gouveia, João e Costa, Rui Albite ( 1992 ), Terceiro Planeta – Ciências Naturais – 7.º ano de escolaridade, Edições Contraponto, Porto.
- Silva, Amparo Dias da; Gramaxo, Fernanda; Santos, Maria Ermelinda; Mesquita, Almira Fernandes; Baldaia, Ludovina e Félix, José Mário (2010), Geologia – 11.ª Classe, Porto Editora, Portugal.

Um comentário:

  1. Mas e se as placas tectônicas se afastarem umas da outras?

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