Cristais com 4 Mil Milhões de Anos Dão Pistas Para a Origem da Vida na Terra

Ao contrário dos diamantes, os zircões são para a eternidade. Estas cápsulas de tempo cristalinas podem-nos dar uma pista para as condições de vida nos primeiros tempos da Terra.sábado, 6 de outubro de 2018

O que fez a Terra surgir há mais de 4 mil milhões de anos? Tal sucedeu antes dos humanos esculpirem maravilhas em pedra, antes das árvores gravarem as estações nos seus anéis e ainda antes que as placas tectónicas cruzassem a superfície da Terra, expondo as antigas camadas numa sequência de montanhas.

Mas os cientistas têm algumas pistas, na forma de um mineral extremamente resistente, conhecido como zircão.

Os cristais de zircão são quase indestrutíveis; alguns têm ainda hoje quase 4,4 mil milhões de anos. Assemelham-se a cápsulas do tempo minúsculas que retêm as impressões digitais desse período extremamente precoce. "Esta é basicamente a nossa única visão para os estados da formação do nosso planeta", diz Trilha Dustin, da Universidade de Rochester.

Ao descodificar estas pistas químicas, os cientistas estão a desvendar lentamente os ambientes que estiveram na base do surgimento da vida na Terra. Mas saber exatamente como era constituída a superfície naquela época foi durante muito tempo um mistério. Agora, num novo estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, Trail e os seus colegas desvendam parte do enigma.

Ao usar as impressões digitais químicas de zircões, a equipa identificou uma série de sedimentos provavelmente presentes na Terra, onde poderiam ter sido produzidas as reações bioquímicas mais antigas.

Reciclagem Constante

Quando a Terra se formou pela primeira vez, há mais de 4,5 mil milhões de anos, a sua superfície provavelmente não se parecia com nada daquilo que é nos dias de hoje. Os cientistas costumam descrever esse período – propositadamente chamado de Hadeano, derivado de Hades, o deus grego do submundo - como uma paisagem ardente e infernal, sob o constante ataque de meteoros, e repleto de vulcões com lava borbulhante à sua superfície.

Mas tudo isso é baseado em suposições – não restou nenhuma evidência física das primeiras centenas de milhões de anos da Terra. "A Terra fez um ótimo trabalho ao apagar essas informações", diz Trail. O nosso planeta trata-se de um reciclador exímio. As placas tectónicas substituem constantemente a rocha antiga pela nova, e os fluxos de lava solidificam tornando-se em novas paisagens.

Os cristais de zircão, no entanto, são tão resistentes que muitas vezes sobrevivem às intensas temperaturas e pressões deste processo de reciclagem, retendo pistas sobre os ambientes em que originalmente se formaram. Usando isótopos de oxigénio de zircão, os investigadores descobriram que a água em estado líquido cobriu parte do nosso planeta há 4,3 mil milhões de anos, sugerindo que a superfície arrefeceu apenas algumas centenas de milhões de anos após a formação do nosso planeta. No ano passado, os investigadores descobriram o que acreditam ser pistas acerca do início da vida, na forma de inclusões ricas em carbono em zircões de 4,1 mil milhões de anos.

Mas, além destes vislumbres, o cenário na superfície da Terra durante este período - incluindo os ambientes que poderiam ter estimulado as primeiras faíscas de vida - permanece em grande parte como um mistério.

"Se pudermos começar a limitar os tipos de materiais que existiam na altura", diz Trail, "talvez estes nos façam entender como as reações bioquímicas, ou as reações pré-bióticas, podem ter utilizado a crosta naquele tempo como um substrato."

 

Traços Químicos

À procura de respostas, Trail e os seus colegas recorreram ao silício e ao oxigénio. Juntos, estes dois elementos compõem cerca de 75% das rochas da Terra, explica. E ambos têm uma propriedade útil: têm mais de um tipo, ou isótopo.

A formação e transformação de rochas muda a sua impressão isotópica. Por exemplo, as rochas que se formam a partir de lava arrefecida têm assinaturas muito diferentes das argilas que vêm das rochas desgastadas. E os zircões - eles próprios tendo origem em diferentes tipos de rochas e sedimentos antes de serem enterrados nas profundezas da Terra, derretendo-se e cristalizando depois - ainda mantêm a assinatura destes primeiros sedimentos.

Para conduzir a minuciosa análise ao silício e ao oxigénio contidos nos zircões, a equipa recorreu à micro-sonda iónica de alta resolução da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, que dispara um delicado feixe de átomos nas amostras minúsculas, e mede os iões ejetados, que são devolvidos.

Para o teste, recolheram zircões com pouco mais de 4 mil milhões de anos - cada um com cerca de 100 micrómetros de diâmetro, aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano - da região de Jack Hills, na Austrália Ocidental. Compararam então a composição química destes minerais antigos com a dos zircões mais jovens, com origens mais definitivas, como uma "ponte" para ajudar a interpretar as diferentes proporções de isótopos, explica Trail.

Uma Imagem Antecipada da Terra

Mais de metade dos antigos zircões testados revelam interações entre a água e a rocha, em ambientes variados.

Alguns zircões contêm as assinaturas químicas de rochas que resistiram à água, formando argila. Outros carregam as assinaturas de minerais dissolvidos que se cristalizam formando rochas como sílex ou formações de ferro em lagos ou oceanos. Outros têm ainda as marcas de um processo conhecido como metassomatismo, em que a água reage com rochas enriquecidas em ferro e magnésio, incorporando-se nas suas estruturas minerais.

Mais importante ainda, cada um destes processos cria um novo nicho ambiental que torna possível o desenvolvimento de reações bioquímicas precoces, os vislumbres do início da vida na Terra.

"Esse resultado é espetacular", diz Elizabeth Bell , geoquímica da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, que não esteve envolvida no trabalho. Muitos destes processos são indistinguíveis dos isótopos de oxigénio por si só, diz, defendendo o uso de silício como sendo "muito significativo".

Bell liderou uma pesquisa em 2017 responsável por identificar indícios de uma biosfera de zircões com 4,1 mil milhões de anos. Estes últimos resultados reforçam as suas descobertas e outras interpretações dos primeiros anos de uma Terra primitiva. "É como se tudo se juntasse numa bela foto", afirma.

Tudo o que está à nossa volta (e dentro de nós) teve origem na poeira cósmica, assim como os processos que formaram cada molécula, mineral e organismo complexo de hoje – desde os nossos telemóveis até à comida ingerimos, e até ao coração que bombeia no nosso peito. Os cientistas estão apenas a começar a desvendar todas estas origens.

"Estamos numa altura muito interessante", diz Trail. “Estamos a começar a perceber como o nosso planeta era há mais de 4 mil milhões de anos atrás. E isso é bastante emocionante.”

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com.

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