Janeiro 17, 2001 — Os cientistas estão desenhando um retrato de como a Terra era logo após sua formação há 4,56 bilhões de anos, com base em pistas dentro dos grãos minerais mais antigos já encontrados.
Zircões minúsculos (cristais de silicato de zircónio) encontrados em antigos depósitos de riachos indicam que a Terra desenvolveu continentes e água — talvez até oceanos e ambientes nos quais a vida microbiana poderia emergir — 4,3 bilhões a 4,4 bilhões de anos atrás, notavelmente logo após a formação do nosso planeta.
Below: Onde os zircões recém-descobertos se encaixam na história da Terra. Imagem de Dan Brennan.
Os resultados de dois grupos de pesquisa, um na Austrália e outro nos Estados Unidos, sugerem que “a água líquida se estabiliza cedo nos planetas do tipo Terra”, disse o geólogo Stephen Mojzsis, membro da equipe da Universidade do Colorado do Instituto de Astrobiologia da NASA, Boulder. “Isso aumenta a probabilidade de encontrar vida em outro lugar do universo”, porque as condições favoráveis à vida podem evidentemente se desenvolver mais rapidamente e mais facilmente do que uma vez pensado.
Também “nos dá uma nova visão da Terra primitiva, onde a Terra arrefeceu rapidamente” após o gás e a poeira no sistema solar recém-nascido congelados para formar planetas, disse o geólogo William Peck, da Universidade Colgate em Hamilton, Nova York. “Havia continentes e água muito cedo – e talvez oceanos e vida – todos para serem destruídos mais tarde por meteoritos, sem quase nenhum registro, exceto esses zircões”
Até aproximadamente 3,9 bilhões de anos atrás, enxames de cometas e meteoritos batiam na jovem Terra com freqüência suficiente para ocasionalmente vaporizar as zonas de superfície dos oceanos e apagar qualquer vida que lá residisse. A mais antiga evidência conhecida de vida microbiana na Terra vem de padrões de isótopos de carbono investigados por Mojzsis e colegas em sedimentos da Gronelândia com 3,85 bilhões de anos.
Agora, os zircões da Austrália Ocidental demonstram que os continentes e a água existiam há 4,3 bilhões a 4,4 bilhões de anos. “A vida poderia ter tido a oportunidade de começar 400 milhões de anos antes do que foi documentado anteriormente”, disse Mojzsis.
“A vida poderia ter surgido muitas vezes, apenas para ser esmagada, e só se agarra uma vez que os meteoritos se afunilam”, acrescentou Peck.
Mojzsis e Peck pertencem a equipes de pesquisa separadas, uma que encontrou um zircônio de 4,4 bilhões de anos em 1999 e outra equipe que descobriu um par de zircões de 4,3 bilhões de anos no ano passado da mesma área da formação rochosa de Jack Hills, no oeste da Austrália. Ambos os grupos publicaram seus estudos no dia 11 de janeiro de 2001, edição da revista britânica Nature.
O zircônio de 4,4 bilhões de anos é “nosso primeiro registro da crosta mais antiga da Terra”, disse Peck. Esse zircônio e os grãos de zircônio ligeiramente mais jovens medem cerca de 250 mícrons de largura — menos de um centésimo de polegada.
“Estes zircões realmente passaram pelo espremedor”, disse Peck.
Esquerda: A região de Jack Hills na Austrália Ocidental, onde os zircões foram descobertos. Foto de Simon Wilde.
A sua história começou algum tempo depois da formação da Terra, quando “a água líquida interagiu com as rochas”, disse ele. Essa interação pode acontecer de uma de três maneiras: quando a água troca com minerais nas rochas, quando os cristais saem da solução na água subterrânea, ou quando as veias minerais são depositadas. A exposição à água aumentou a relação normalmente baixa entre o oxigênio-18 isotópico incomum das rochas e o oxigênio-16 isotópico mais comum, disse ele.
Later, as rochas foram derretidas no subsolo — ou talvez durante um bombardeio de meteorito — e os zircões formaram-se como cristais dentro do granito fundido que estava resfriando para formar rocha sólida.
O granito carregado de zircões eventualmente foi empurrado para cima para formar montanhas, que mais tarde se desgastaram. O granito desapareceu, mas os zircões acabaram por descansar há 3 mil milhões de anos nos sedimentos arenosos dos riachos australianos. Estes sedimentos endureceram mais tarde em rochas que posteriormente foram alteradas pelo calor e pela pressão.
Todas as equipas de investigação utilizaram instrumentos chamados micro-sondas iónicas para datar e analisar os cristais de zircões, que frequentemente contêm urânio, elementos terrestres raros e outras impurezas. O urânio decompõe-se para conduzir a uma velocidade conhecida. As taxas de chumbo de urânio nos zircões mostraram que eles se formaram há 4,4 bilhões a 4,3 bilhões de anos quando cristalizaram em granito fundido.
Below: Vista microscópica de um cristal de zircônio (silicato de zircônio) determinado como tendo 4,4 bilhões de anos de idade. Foto de John W. Valley
Crosta continental é diferente da crosta que está por baixo dos oceanos. O granito é uma rocha comum nos continentes. E os zircões normalmente se cristalizam em granito.
Então os zircões indicam que o granito estava presente há 4,3 bilhões a 4,4 bilhões de anos atrás, enquanto o granito significa que os continentes existiam naquela época. Tal rocha granítica antiga não foi encontrada; tudo foi posteriormente corroído ou reciclado de outra forma. Os antigos zircões são vestígios sobreviventes do granito crustoso dos primeiros anos da Terra.
“O fato de você ter um zircônio de 4,4 bilhões de anos de granito sugere que tinha que haver a rocha da crosta continental”, disse o geólogo Sam Bowring, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
Análise de microssonda de elementos de terras raras dentro dos cristais de zircônio também encontrou níveis típicos das rochas continentais, disse Peck.
A presença de água na Terra jovem foi confirmada quando ambos os grupos analisaram os zircões para isótopos de oxigênio e encontraram a assinatura telescópica das rochas que foram tocadas pela água: uma proporção elevada de oxigênio-18 para oxigênio-16.
Como resultado, “sabemos que havia água líquida em algum momento antes de 4,4 bilhões de anos atrás”, disse Peck. A água líquida tinha que se acumular em algum lugar, aumentando a possibilidade de oceanos, acrescentou ele.
Ele disse que também é provável que os oceanos existissem porque “para fazer continentes, você precisa ter água”.
Peck disse que antes de haver oceanos, placas gigantes da crosta terrestre já podiam ter começado a mover-se e a colidir umas com as outras, fazendo com que grandes blocos de rocha mergulhassem para baixo num processo chamado subducção. Sem oceanos, aquela rocha não poderia ter derretido para formar rochas continentais como granito, disse ele.
Below: Outcrop do tipo de rocha onde os zircões foram descobertos. O martelo mostra escala. Foto de Simon Wilde.
Após haver oceanos, no entanto, a água do mar teria reagido com lava hidratada em erupção dos vulcões submarinos nas cristas do médio-oceano. A lava teria então arrefecido e formado um novo fundo do mar, que mais tarde se subduziu. A água presa em minerais dentro da rocha afundada abaixou seu ponto de fusão, provocando erupções vulcânicas que provavelmente produziram cadeias de ilhas feitas de rochas graníticas. Pensa-se que tais “arcos de ilhas” acabaram por se amontoar para formar continentes.
“Oceanos, atmosfera e continentes estavam no lugar por 4,3 bilhões de anos atrás”, disse Mojzsis.
De acordo com Peck, os primeiros oceanos podem ter-se formado a partir da água trazida para a Terra pelos cometas ou terem sido emitidos durante as primeiras erupções vulcânicas do que se tornou cristas do médio-oceano.
Os zircões sugerem que a vida poderia ter existido na Terra há 4,3 bilhões de anos, disse Mojzsis, porque três fatores-chave necessários para que a vida se instalasse estavam presentes: energia, material orgânico (de cometas que chegavam e reações atmosféricas) e — de acordo com os zircões — água líquida.
Créditos: A descoberta do zircônio de 4,4 bilhões de anos foi relatada por Peck, Simon Wilde no Curtin Institute of Technology na Austrália; John Valley na Universidade de Wisconsin, Madison; e Colin Graham da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido. Wilde encontrou o grão de 4,4 bilhões de anos em 1999 enquanto namorava zircões de uma rocha coletada em 1984, disse Peck. Mojzsis e colegas dizem ter encontrado um par de zircões de 4,3 bilhões de anos no ano passado da mesma área da formação rochosa de Jack Hills, na Austrália Ocidental. Mojzsis trabalhou com o geochemista Mark Harrison da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e Robert Pidgeon do Curtin Institute of Technology.