SEARA DA CIÊNCIA
    GEOLOGIA
    A ISOSTASIA

PRIMEIRAS IDEIAS SOBRE A ISOSTASIA

Vamos começar com um conceito familiar a qualquer estudante do ensino médio, a famosa Lei do Equilíbrio Hidrostático, formulada pelo grande Arquimedes.
Nas figuras abaixo, vemos dois casos simples de blocos de madeira flutuando na água.
Na figura da esquerda, os dois blocos têm mesma densidade. Nesse caso, o volume submerso em cada bloco tem a mesma proporção em relação ao volume total. Isto é, se um dos blocos tem 2/3 de seu volume abaixo do nível da água, o outro bloco também tem 2/3 de seu volume mergulhado.
No caso da direita, o bloco menor é mais denso que o maior. Nesse caso, a proporção de volume submerso é maior para o bloco menor e mais denso.

Pois bem, o que é fácil de entender para blocos flutuando na água também pode ocorrer com as placas que constituem a crosta da Terra. A crosta externa está dividida em grandes blocos que "flutuam" sobre um "manto" mais profundo que, para todos os efeitos, funciona com um líquido extremamente viscoso. Isso se configura em uma espécie de equilíbrio semelhante ao equilíbrio hidrostático descrito por Arquimedes. A crosta tem densidade média menor que o manto (portanto, "flutua") e o equilíbrio se estabelece lentamente, em tempos geológicos, por causa da alta viscosidade do manto. A esse equilíbrio, os cientistas deram o nome de ISOSTASIA e considera-se que a crosta terrestre está em um estado de "equilíbrio isostático".

As primeiras ideias sobre o equilíbrio das camadas externas da Terra partiram de Leonardo da Vinci, o que talvez já nem surpreenda ninguém, dada a amplitude dos talentos desse italiano que viveu no século 15. Em um de seus rascunhos, Da Vinci já pensava como a Terra reagiria a uma carga extra colocada sobre sua superfície. O grande sábio especulou que a retirada de uma grande quantidade de sedimento do alto de uma montanha poderia causar sua elevação.

Isso é exatamente o que ocorre, segundo o conceito da isostasia. Por exemplo, desde que as geleiras da última glaciação, a famosa Era do Gelo, começaram a derreter, a Escandinávia começou gradualmente a subir! O degelo retirou uma enorme massa que existia sobre a crosta naquela região e o bloco como um todo começou a subir. E ainda hoje continua subindo, a uma média de 1 centímetro por ano.

Nos séculos 16 e 17, um problema básico ocupou a mente de muito cientista: qual é a massa da Terra? O raio do globo terrestre já era conhecido com alguma precisão, logo, isso equivalia a perguntar qual é a densidade da Terra. Na época, já se sabia que a densidade média das rochas encontradas na superfície estava um pouco abaixo de 3 g/cm3. Teria o planeta como um todo uma densidade semelhante a essa?

A perspectiva de se achar uma resposta para essa questão começou a melhorar depois que Sir Isaac Newton apresentou sua famosa Lei da Gravitação Universal:

Hoje, todo estudante sabe que essa força de atração exercida pela Terra sobre um objeto de massa m é exatamente o peso do objeto, P = m g, sendo g a aceleração da gravidade, medida e conhecida desde os experimentos de Galileu. Igualando as duas forças (peso e atração gravitacional da Terra), obtemos uma expressão para a aceleração da gravidade g:

onde MT é a massa da Terra, RT é seu raio e G é a chamada "constante universal da gravitação". Portanto, para saber a massa da Terra basta medir g e saber os valores do raio da Terra e da constante gravitacional G. Medir g é fácil, qualquer aluno do ensino fundamental sabe como fazer isso e sabe que vai achar g = 9,8 m/s2. O raio da Terra já era conhecido com alguma precisão desde os tempos do grego Eratóstenes. Em unidades atuais RT = 6400 quilômetros, aproximadamente. Falta só saber o valor de G.

E é aí que o bicho pega. Não é fácil medir G, ainda hoje, imagine no século 17. Basta dizer que o primeiro valor razoável de G só foi obtido 110 anos depois que Newton publicou sua lei.

Mas, antes dessa determinação de G, um inglês esquisitão conseguiu medir a densidade da Terra, como veremos a seguir.


Medindo a densidade da Terra.

Medindo a forma da Terra.

Modelos de Isostasia.