Duas estruturas gigantes no limite entre o manto e o núcleo terrestre podem guardar restos de Theia, o protoplaneta que teria colidido com a Terra há cerca de 4,5 bilhões de anos. A hipótese, apresentada por uma equipe liderada pela Caltech em estudo publicado na revista Nature em 1º de novembro de 2023, oferece uma explicação para as duas grandes províncias de baixa velocidade sísmica. Ainda não é uma identificação definitiva: é uma narrativa geológica plausível, apoiada por simulações e à espera de testes químicos mais precisos.
Onde estão as possíveis ruínas de Theia?
As possíveis ruínas de Theia estão em duas províncias densas do manto inferior, sob a África e o oceano Pacífico, próximas do núcleo.
Essas formações são conhecidas pela sigla LLVP, de large low-velocity provinces, ou grandes províncias de baixa velocidade. Elas foram identificadas por métodos sismológicos a partir da década de 1980, quando geofísicos começaram a usar ondas de terremotos como uma espécie de tomografia do interior terrestre. Como essas ondas percorrem materiais diferentes em velocidades diferentes, permitem mapear regiões que nenhum instrumento alcança diretamente.
As LLVPs não são pequenas manchas escondidas no subsolo. Cada uma teria cerca de duas vezes o tamanho da Lua, e as duas ocupam regiões imensas na base do manto. As ondas sísmicas ficam mais lentas ao atravessá-las, sinal de que sua composição, temperatura ou estrutura física difere da do material ao redor. A leitura mais corrente atribui a anomalia a uma concentração elevada de ferro, que torna essas regiões mais densas. O problema era descobrir como estruturas tão antigas poderiam ter sobrevivido sem se misturar completamente ao manto.
Como uma colisão formadora da Lua poderia deixar material dentro da Terra?
As simulações indicam que o impacto de Theia aqueceu sobretudo o manto superior, preservando material denso no manto inferior sem misturá-lo por completo.
Theia é o nome dado ao protoplaneta que, segundo a hipótese do grande impacto, atingiu a Terra jovem e lançou detritos que formaram a Lua. A colisão teria ocorrido há aproximadamente 4,5 bilhões de anos, mas deixou um problema persistente: se Theia foi destruída, para onde foi sua matéria? A proposta de Qian Yuan, geofísico do Caltech, é que parte do manto do impactador tenha atravessado a região mais quente e permanecido como material distinto nas profundezas terrestres.
Yuan relacionou as duas perguntas em 2019, durante um seminário sobre formação planetária, ao ouvir Mikhail Zolotov, da Universidade Estadual do Arizona, comentar que ninguém sabia onde o impactador havia terminado. A equipe combinou simulações hidrodinâmicas do impacto, modelos de evolução térmica e cálculos de convecção do manto. O resultado não descreve uma Terra completamente derretida, homogênea e pronta para ser embaralhada como sopa. A energia teria ficado concentrada principalmente na metade superior do manto, enquanto boa parte da região inferior permaneceu sólida e relativamente fria.
Por que o material de Theia teria afundado até o núcleo?
O material de Theia teria afundado porque seu manto rico em óxido de ferro era aproximadamente 2,0% a 3,5% mais denso que o manto terrestre.
Nos modelos, a quantidade de material sobrevivente ficou entre 0,01 e 0,026 vez a massa da Terra. A estimativa é compatível com a massa calculada para as LLVPs atuais, situada entre 0,01 e 0,06 vez a massa terrestre. A comparação não prova a origem comum, mas elimina uma objeção simples: não faltaria material para formar as duas estruturas.
Os pesquisadores testaram mantos de Theia com 13%, 15% e 17% de óxido de ferro em massa. Dependendo da composição, o material resultou entre 2,0% e 3,5% mais denso que o silicato terrestre. Em um manto convectivo, densidade extra funciona como uma âncora. O material desce, acumula-se na fronteira núcleo-manto e pode ficar separado por tempo geológico. A equipe estimou ainda que uma bolha derretida com 50 quilômetros de diâmetro poderia solidificar em apenas mil anos, favorecida pelo ambiente profundo relativamente frio.
A analogia usada pelos autores é a de cera colorida numa lâmpada de lava depois que o aquecimento é desligado. Enquanto há calor suficiente, tudo circula; quando a convecção perde força, a porção mais densa desce e se reorganiza. É uma imagem doméstica para uma escala planetária, mas captura o ponto: a colisão não precisava preservar uma peça intacta de Theia. Bastava conservar diferenças de composição antes que o manto as apagasse.
As LLVPs conseguem permanecer intactas por 4,5 bilhões de anos?
As simulações de longo prazo mostram que material suficientemente denso pode permanecer concentrado na base do manto durante 4,5 bilhões de anos.
No modelo de referência, esferas de material com 50 quilômetros foram inseridas na metade inferior do manto, com densidade 2,5% superior à do entorno. Elas afundaram rapidamente até a fronteira com o núcleo. Ao longo de bilhões de anos, a convecção do manto deformou e reuniu os fragmentos em duas grandes acumulações termoquímicas, semelhantes às LLVPs observadas.
As estruturas simuladas ocupavam cerca de 3,4% do manto, enquanto as LLVPs atuais correspondem aproximadamente a 4%. Suas velocidades de ondas de cisalhamento ficaram entre 1% e 5% abaixo das velocidades do manto vizinho, intervalo compatível com as reduções medidas por sismologia. A semelhança é relevante porque conecta três propriedades independentes: tamanho, densidade e comportamento sísmico.
Nem todo cenário produziu o mesmo resultado. Modelos com contraste de densidade de apenas 1,25% falharam em preservar as acumulações, assim como aqueles que começaram com bolhas menores, de 25 quilômetros, mesmo usando contraste de 2,5%. O detalhe é decisivo. A hipótese não diz que qualquer sobra de planeta atravessa bilhões de anos sem mudar; exige uma combinação específica de composição, volume e distribuição inicial.
Que evidências químicas podem confirmar a origem de Theia?
A confirmação depende de encontrar assinaturas químicas e isotópicas antigas em rochas vulcânicas profundas e compará-las com amostras lunares.
Alguns basaltos de ilhas oceânicas, associados a plumas que sobem de regiões profundas do manto, preservam gases nobres com características aparentemente anteriores ao impacto que formou a Lua. Se Theia existia antes da colisão, seu manto poderia ter retido gases da nebulosa solar primitiva. Essa matéria, isolada nas LLVPs, talvez ainda chegasse à superfície por meio de atividade vulcânica.
O estudo também aponta semelhanças nas proporções de isótopos de gases nobres encontradas em certos basaltos de ilhas oceânicas e em basaltos dos mares lunares. A comparação é sugestiva, não conclusiva. Processos diferentes podem produzir sinais parecidos, e o manto terrestre recebeu material adicional durante sua longa história, incluindo crosta oceânica antiga arrastada por subducção. Por isso, os autores defendem análises químicas e isotópicas mais detalhadas entre rochas ligadas às plumas, materiais lunares e modelos de composição de Theia.
Há também uma limitação estrutural: as LLVPs provavelmente não são feitas exclusivamente de restos do impactador. As estruturas atuais podem combinar material de Theia, porções primitivas da Terra e crosta oceânica reciclada. O resultado mais interessante talvez não seja encontrar uma “ilha de outro planeta” perfeitamente preservada, mas demonstrar que a Terra jovem nunca se tornou quimicamente uniforme. O planeta guarda arquivos em camadas, e alguns ficam trancados no porão.
O que essa hipótese muda na história da Terra e da Lua?
Se confirmada, a hipótese mostrará que grandes impactos preservam diferenças químicas e influenciam a evolução interna dos planetas rochosos por bilhões de anos.
Isso mudaria a reconstrução do manto terrestre inicial. Em vez de imaginar que a colisão da Lua apagou todas as diferenças anteriores, os geólogos teriam de considerar uma Terra formada por domínios químicos duradouros. As LLVPs poderiam ter influenciado o surgimento da subducção antes da tectônica de placas moderna, a formação dos primeiros continentes e a preservação dos minerais terrestres mais antigos. Paul Asimow, também do Caltech, apontou essas questões como próximos alvos de investigação.
A hipótese pode ajudar ainda a estreitar o momento do impacto. Estudos sobre a idade lunar discutem se rochas datadas em cerca de 4,35 bilhões de anos registram a formação da Lua ou episódios posteriores de fusão causados por marés. Uma análise publicada na Nature em 2024 propôs que a Lua teria nascido aproximadamente entre 4,43 e 4,53 bilhões de anos atrás. Esse intervalo mantém o grande impacto dentro da janela exigida pelas simulações, embora não resolva sozinho a origem das LLVPs.
O alcance da ideia não termina na Terra. Colisões gigantes foram comuns nas etapas finais da formação planetária. Mercúrio, Vênus, Marte e mundos rochosos de outros sistemas podem ter enterrado material de antigos impactadores em seus mantos. A diferença é que, nesses casos, não temos uma sismologia tão detalhada nem amostras suficientes para fazer o confronto químico.
Por enquanto, as duas estruturas profundas continuam sendo uma hipótese materializada em ondas sísmicas: grandes, densas e antigas, mas sem etiqueta de procedência. As simulações mostram que restos de Theia poderiam ter sobrevivido; os basaltos e os gases nobres oferecem caminhos para testar a ideia. A resposta definitiva virá quando a química subterrânea e a lunar contarem a mesma história.
