No entanto, uma pergunta essencial permaneceu sem resposta. Quando essas placas realmente começaram a se mover? A casca exterior da Terra começou a se deslocar logo após a formação do planeta há 4,5 bilhões de anos, ou esse processo se iniciou muito mais tarde?

Um novo estudo realizado por geocientistas de Harvard oferece a resposta mais clara até agora. Publicada em 19 de março na Science, a pesquisa apresenta a evidência direta mais antiga do movimento das placas, datando de 3,5 bilhões de anos. Os resultados demonstram que o movimento inicial das placas, mesmo que diferente do sistema atual, teve um papel na configuração do jovem planeta.

“Houve uma grande variedade de idades sugeridas para esse momento,” disse o autor principal Alec Brenner, PhD ’24, que conduziu a pesquisa no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias (EPS) da Escola de Artes e Ciências Kenneth C. Griffin da Universidade de Harvard. “Com este estudo, podemos afirmar que há três bilhões e quinhentos milhões de anos, já era possível observar placas se movendo na superfície da Terra.”

Rochas Antigas Revelam um Planeta em Movimento

A descoberta resulta de algumas das rochas mais antigas e bem preservadas da Terra, encontradas no Cráton de Pilbara, na Austrália Ocidental. Essas rochas se formaram durante o Eon Arqueano, uma época marcada pela existência de vida microbiana primitiva e por impactos frequentes do espaço.

A região também preserva algumas das primeiras evidências de vida, incluindo estromatólitos e formações de microbialitos criadas por organismos unicelulares como as cianobactérias.

A equipe de pesquisa, liderada por Roger Fu, Professor de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Harvard, estuda a região do Pilbara Oriental desde 2017. Fu é especialista em paleomagnetismo, que utiliza registros do campo magnético da Terra preservados nas rochas para reconstruir o passado do planeta. Em trabalhos anteriores, o grupo também identificou sinais de um antigo impacto meteórico no mesmo local.

Usando o Magnetismo Antigo como um GPS Geológico

O paleomagnetismo permite que os cientistas estudem não apenas o campo magnético da Terra, mas também que acompanhem como partes da crosta se moveram ao longo do tempo. Pequenos sinais magnéticos trancados dentro dos grãos minerais funcionam como um registro de onde as rochas se formaram no planeta.

Ao analisar esses sinais, os pesquisadores podem determinar tanto a orientação quanto a latitude das rochas quando elas se formaram, transformando-as efetivamente em uma espécie de GPS antigo.

“Praticamente tudo que é singular sobre a Terra está, de certa forma, relacionado à tectônica de placas,” disse Fu. “Em algum momento, a Terra se transformou de um planeta comum no sistema solar com materiais semelhantes para algo muito especial. Existe uma forte suspeita de que a tectônica de placas iniciou essa trajetória divergente.”

Análise Abrangente de Rochas Revela a Deriva das Placas

Para investigar, a equipe analisou mais de 900 amostras de rochas de mais de 100 locais em uma área conhecida como Cúpula do Pólo Norte.

Utilizando equipamentos especializados, eles perfuraram “núcleos” cilíndricos das rochas, registrando meticulosamente a posição de cada amostra com ferramentas que incluíam uma bússola e um goniômetro (um dispositivo para medir ângulos).

No laboratório, os núcleos foram cortados em seções finas e analisados com um magnetômetro altamente sensível capaz de detectar sinais muito mais fracos do que uma bússola. As amostras foram gradualmente aquecidas a temperaturas de até 590 graus Celsius para separar os sinais magnéticos de diferentes períodos em sua história. A análise completa levou cerca de dois anos.

“Fizemos uma aposta muito grande,” disse Brenner, agora pós-doutorando em Yale. “Desmagnetizar milhares de núcleos leva anos. E isso realmente valeu a pena! Esses resultados superaram nossas expectativas.”

Evidências de Movimento Há 3,5 Bilhões de Anos

Nos minerais magnéticos, o alinhamento dos elétrons atua como uma pequena bússola, apontando em direção ao polo magnético da Terra. Esse alinhamento também revela onde a rocha estava localizada no planeta quando se formou, incluindo sua latitude.

Ao examinar rochas que abrangem cerca de 30 milhões de anos, pouco após 3,5 bilhões de anos atrás, os pesquisadores descobriram que parte da região do Pilbara Oriental mudou de latitude de 53 graus para 77 graus — uma deriva de dezenas de centímetros anualmente ao longo de vários milhões de anos — e rotacionou no sentido horário em mais de 90 graus. (Devido às reversões ocasionais do polo magnético, permanece incerto se esse movimento ocorreu no hemisfério norte ou sul.) Após cerca de 10 milhões de anos, o movimento diminuiu e eventualmente estabilizou.

Para comparação, a equipe analisou rochas da Faixa de Greenstone Barberton na África do Sul. Estudos anteriores mostraram que essa região permaneceu próxima ao equador e estava essencialmente estacionária durante o mesmo período. Isso sugere que diferentes partes da crosta terrestre estavam se movendo de maneiras distintas.

Atualmente, as placas tectônicas ainda se movem, embora lentamente. Por exemplo, as placas da América do Norte e da Eurásia estão se separando a uma taxa de cerca de 2,5 centímetros, ou 1 polegada, por ano.

Reavaliando o Início da Tectônica de Placas

Cientistas ainda estão tentando determinar exatamente quando e como a Terra desenvolveu seu sistema moderno de tectônica de placas, conhecido como “tampa ativa”. Algumas teorias sugerem que a Terra primitiva tinha uma “tampa estagnada” (uma única placa global ininterrupta), uma “tampa lenta” (placas se movendo lentamente) ou uma “tampa episódica” (placas se movendo esporadicamente).

Este estudo descarta a ideia da tampa estagnada, mostrando que a superfície da Terra já estava dividida em peças móveis. No entanto, ainda não distingue qual tipo de comportamento das placas era predominante nos primórdios. Novas pesquisas estão em andamento para esclarecer essa questão.

“Estamos observando o movimento de placas tectônicas, o que implica que havia limites entre essas placas e que a litosfera não era um grande invólucro contínuo ao redor do globo, como muitos defendiam antes,” disse Brenner. “Em vez disso, estava segmentada em diferentes partes que podiam se mover respeitando umas às outras.”

A Reversão Magnética Mais Antiga Conhecida

Os pesquisadores também identificaram a reversão geomagnética mais antiga já detectada, um processo em que o campo magnético da Terra inverte, fazendo com que uma bússola aponte para o sul em vez do norte.

Esse fenômeno de inversão é considerado impulsionado pela “ação de dínamo” do ferro fundido que circula no núcleo da Terra, gerando correntes elétricas e campos magnéticos. A reversão mais recente ocorreu há cerca de 780 mil anos.

Segundo Fu, os novos achados sugerem que tais reversões aconteciam com menos frequência há 3,5 bilhões de anos do que hoje. “Não é conclusivo por si só, mas sugere que talvez o dínamo estivesse em um regime ligeiramente diferente do atual,” disse ele.