Livremente traduzido aqui: Scientists Locate Deep Origins of “Hawaiian Hotspot”

Sismógrafos no fundo do mar abrem uma janela sobre o manto da Terra por baixo das ilhas do Hawaii

3 de dezembro de 2009

As Ilhas do Hawaii são uma das principais regiões vulcânicas da Terra, mas suas origens permaneciam envolvidas em mistério.

Ainda estava em debate uma teoria, proposta a 40 anos atrás, que propunha que os “pontos quentes” no meio das placas tectônicas, tais como o Hawaii, são gerados por plumas de lava ascendentes, vindas da base do manto inferior da Terra.

Cecily Wolfe, uma geóloga da Escola Mânoa de Ciências e Tecnologia dos Oceanos e da Terrai da Universidade do Hawai‘i, e uma equipe multi-institucional de cientistas resolveu por a teoria à prova. 

Os resultados dessa pesquisa serão publicados na edição desta semana da Science.

A disposição de uma grande rede de sismógrafos no fundo do mar no Hawai‘i, feita por uma expedição financiada pela NSF, chamada Plume-Lithosphere Undersea Melt Experiment (PLUME), abriu uma janela nas profundezas da Terra.

A PLUME permitiu aos cientistas obter a melhor imagem, até agora, de uma pluma do manto que tem origem no manto inferior e revelou as profundas raízes do Hawai‘i.

Robert Detrick, diretor da Divisão de Ciências da Terra da NSF e um co-autor do artigo, diz: “A hipótese de que pontos quentes tais como o Hawaii se originam de plumas do manto é um dos tópicos mais antigos e controversos em geologia”. Detrick conduziu a pesquisa quando trabalhava no Instituto Oceanográfico Woods Hole.

“Este experimento pioneiro que combina grande número de sismógrafos de banda larga no fundo do mar com instrumentos em terra, forneceu o indício mais persuasiva até hoje da existência de uma pluma de manto que se estende pelo manto inferior por baixo do Hawaii”.

O projeto envolveu quatro cruzeiros de pesquisa oceanográfica para instalar e recuperar os sismógrafos de fundo do mar em 73 locais, liderados por Gabi Laske da Instituição Oceanográfica Scripps e John Collins do Instituto Oceanográfico Woods Hole.

Enquanto isso, Sean Solomon do Instituto Carnegie de Ciências instalava uma rede paralela de sismógrafos terrestres nas principais ilhas do Hawai’i.

A enorme rede no fundo do mar, cobrindo 1.000 km,  forneceu dados sem precedentes acerca de uma região oceânica remota. Os sismógrafos foram usados para registrar as ondas sísmicas transversais oriundas de grandes terremotos (magnitude maior que 5,5) pelo mundo.

Essa informação foi usada para estabelecer se as ondas sísmicas viajam mais lentamente através da rocha quente quando passam por baixo do Hawai‘i. A combinação dos dados dos tempos de propagação das ondas dos terremotos registrados em muitos sismógrafos permitiu que Wolfe e seus colegas construissem uma sofisticada imagem em 3D do manto sob o Hawai’i.

No manto superior, as Ilhas do Hawai’i apresentam ondas transversais de baixa velocidade, ligadas a um material mais quente do que a média vindo de uma pluma ascendente.

As baixas velocidades continuam até abaixo na zona de transição da Terra, em profundidades de 410 a 660 km, e se estendem até mais fundo para o manto inferior da Terra até ao menos 1.500 km de profundidade.

A localização das Ilhas do Hawai’i no meio do Oceano Pacífico prejudicou os esforços anteriores para determinar sua estrutura profunda. A instalação de sismógrafos, limitada aos locais em terra nas ilhas, não fornecia uma cobertura suficiente para um imageamento de alta resolução e o Hawai’i também é distante da zona de terremotos mais ativa no Cinturão do Pacífico.

Por causa disso, os cientistas se voltaram para uma abordagem marítima, um maior desafio tecnológico, com a colocação de instrumentos de medição temporários no fundo do mar para registrar as ondas sísmicas..

Os resultados do projeto fornecem uma forte argumentação em favor da existência de uma pluma profunda no manto, o que tem implicações não só para o Hawai’i, mas também para como funciona a convecção na Terra sólida, a composição da Terra, na medida em que a profundidade cresce e a evolução do interior da Terra.

“Essa experiência foi inicialmente concebida por nossa equipe há uma década”, diz Wolfe. “Os resultados compensaram a demora e excederam todas as nossas expectativas. O sucesso de uma experiência tão ambiciosa no fundo do mar é uma realização tecnológica por si só e sinaliza uma nova era no campo da sismologia marinha”.

E a questão dos pontos quentes e das plumas do manto foi resolvida enfim?

Segundo Solomon, “isso é um forte indício em favor do modelo da pluma”.