Como todos os outros planetas terrestres, (Mercúrio, Vénus, e Marte) a Terra é constituída por muitas camadas. Isto é o resultado de ter sofrido uma diferenciação planetária, onde materiais mais densos se afundam ao centro para formar o núcleo, enquanto materiais mais leves se formam em torno do exterior. Enquanto o núcleo é composto principalmente de ferro e níquel, a camada superior da Terra é composta por rocha silicato e minerais.
Esta região é conhecida como o manto, e é responsável pela grande maioria do volume da Terra. O movimento, ou convecção, nesta camada é também responsável por toda a actividade vulcânica e sísmica da Terra. A informação sobre a estrutura e composição do manto é o resultado da investigação geofísica ou da análise directa das rochas derivadas do manto, ou do manto exposto no fundo do oceano.
Definição:
Composto de material rochoso silicatado com uma espessura média de 2.886 quilómetros (1.793 mi), o manto situa-se entre a crosta terrestre e o seu núcleo superior. O manto constitui 84% do volume da Terra, em comparação com 15% do núcleo e o restante é ocupado pela crosta. Embora seja predominantemente sólido, comporta-se como um fluido viscoso devido ao facto de as temperaturas estarem próximas do ponto de fusão nesta camada.
O nosso conhecimento do manto superior, incluindo as placas tectónicas, deriva de análises de ondas sísmicas; estudos de fluxo de calor, magnéticos e de gravidade; e experiências laboratoriais em rochas e minerais. Entre 100 e 200 quilómetros abaixo da superfície da Terra, a temperatura da rocha está próxima do ponto de fusão; rocha fundida irrompida por alguns vulcões tem origem nesta região do manto.
Estrutura e Composição:
O manto é dividido em secções que se baseiam em resultados da sismologia. Estes são o manto superior, que se estende de cerca de 7 a 35 km (4,3 a 21.7 mi) desde a superfície até uma profundidade de 410 km; a zona de transição, que se estende de 410 t0 660 km; o manto inferior, que atinge de 660 km até uma profundidade de 2.891 km; e o limite core-mantle, que tem uma espessura variável (~200 km ou 120 mi em média).
No manto superior distinguem-se duas zonas principais. A mais interna destas é a astenosfera interna, que é composta por rocha plástica fluente com uma espessura média de cerca de 200 km (120 mi). A zona exterior é a parte mais baixa da litosfera, que é composta de rocha rígida e tem cerca de 50 a 120 km (31 a 75 mi) de espessura.
A parte superior da litosfera é a crosta terrestre, uma camada fina que tem cerca de 5 a 75 km (3,1 a 46 mi) de espessura.6 mi) de espessura, que é separada do manto pela descontinuidade Mohorovic (ou “Moho”, que é definida por um forte aumento para baixo na velocidade das ondas de terramoto).
Em alguns lugares debaixo do oceano, o manto está de facto exposto. Há também alguns lugares em terra onde o manto rochoso foi empurrado para a superfície por actividade tectónica, nomeadamente a região de Tablelands do Parque Nacional Gros Morne em Terra Nova e Labrador, Canadá, Ilha de São João, Egipto, ou a ilha de Zabargad no Mar Vermelho.
Em termos dos seus elementos constituintes, o manto é constituído por 44,8% de oxigénio, 21,5% de silício, e 22,8% de magnésio. Há também ferro, alumínio, cálcio, sódio e potássio. Estes elementos estão todos ligados sob a forma de rochas silicato, todos eles sob a forma de óxidos. O mais comum é o dióxido de silício (SiO2) a 48%, seguido pelo óxido de magnésio (MgO) a 37,8%. Exemplos de rochas que poderá encontrar dentro do manto incluem: olivina, piroxenos, espinélio, e granada.
Convecção:
Devido à diferença de temperatura entre a superfície da Terra e o núcleo exterior, há uma circulação de material convectivo no manto. Isto consiste no movimento lento e rastejante do manto de silicato da Terra através da superfície, transportando o calor do interior da Terra para a superfície. Enquanto o material quente sobe à superfície, o material mais frio e mais pesado afunda-se por baixo.
A litosfera está dividida em várias placas que estão continuamente a ser criadas e consumidas nos seus limites opostos de placas. O movimento descendente do material ocorre em zonas de subducção, locais em limites convergentes de placas onde uma camada de manto se move sob outra. A acumulação ocorre à medida que o material é adicionado aos limites crescentes de uma placa, associado à propagação do fundo do mar.
Acredita-se que este processo caótico seja parte integrante do movimento das placas, o que por sua vez dá origem à deriva continental. Subducted oceanic crust is also what gives rise to vulcanism, as shown by the Pacific Ring of Fire.
Exploration:
Investigações científicas e exploração do manto são geralmente conduzidas no fundo do mar devido à espessura relativa da crosta oceânica em comparação com a crosta continental. A primeira tentativa de exploração do manto (conhecida como Projecto Mohole) alcançou uma penetração mais profunda de aproximadamente 180 metros (590 pés). Foi abandonada em 1966 após repetidos fracassos e custos excessivos.
Em 2005, o navio de perfuração oceânica JOIDES Resolution alcançou um furo de sondagem de 1.416 metros (4.646 pés) de profundidade abaixo do fundo do mar. Em 2007, uma equipa de cientistas a bordo do navio de investigação britânico RRS James Cook realizou um estudo sobre uma secção exposta de manto localizada entre as Ilhas do Cabo Verdr e o Mar das Caraíbas.
Nos últimos anos, foi proposto um método de exploração das camadas da Terra utilizando uma sonda pequena, densa e geradora de calor. Isto derreteria o seu caminho através da crosta e do manto e comunicaria através de sinais acústicos gerados pela sua penetração nas rochas. A sonda consistiria numa concha exterior de tungsténio com um núcleo de cobalto-60, que actua como fonte de calor radioactivo.
Foi calculado que tal sonda alcançaria o Moho oceânico em menos de 6 meses e atingiria profundidades mínimas de bem mais de 100 km em algumas décadas, tanto abaixo da litosfera oceânica como continental. Em 2009, uma aplicação de supercomputador criou uma simulação que forneceu uma nova visão da distribuição de depósitos minerais a partir de quando o manto se desenvolveu há 4,5 mil milhões de anos.
Embora o manto da Terra ainda não tenha sido explorado a qualquer profundidade significativa, muito se aprendeu com estudos indirectos ao longo dos últimos séculos. À medida que a exploração humana do Sistema Solar continua, estamos certamente a aprender mais sobre os planetas terrestres, o seu comportamento geológico, e a sua formação.
Escrevemos muitos artigos sobre o interior da Terra aqui no Universo Hoje. Aqui está um sobre o Manto da Terra, Descoberta do Interior da Terra, Núcleo Interior, Qual é a Diferença entre Magma e Lava, e um artigo sobre como o Núcleo da Terra gira mais depressa do que a sua crosta.
Para mais informações, consulte o United States Geological Survey (USGS).
Astronomy Cast também tem um episódio sobre o assunto. Ouve-o aqui, Episódio 51: Earth.