Uma longa história do planeta Terra, ou: Quando as pedras falam

Uma longa história do planeta Terra, ou: Quando as pedras falam

A conquista mais espetacular da geologia foi sua revelação da vasta história da Terra e da vida em sua superfície: os seres humanos passaram a ser vistos na perspectiva de uma longa saga de formas de vida, e a partir de ossos dispersos podia-se inferir a existência de monstros bizarros.

Estado da Arte

09 Agosto 2018 | 19h00

Continuando a série BITS de divulgação científica, o Estado da Arte publica o quarto de uma série de cinco textos relacionados a cada uma das conferências apresentadas na Maratona Piauí Serrapilheira, realizada em maio no Instituto Moreira Salles no Rio de Janeiro.

O Etna, na Sicília, o maior vulcão da Europa.

por João Cortese

Que história uma rocha ou um mineral pode contar? Este é o tipo de questão pesquisada por Adriana Alves, professora do Departamento de Mineralogia e Geotectônica do Instituto de Geociências da USP. Adriana conta, como ressaltou Rafael Cariello em sua apresentação na Maratona Piauí Serrapilheira, uma história peculiar do Brasil, através dos movimentos das placas tectônicas, da formação de continentes, de montanhas e de cordilheiras, e do surgimento e da extinção de vulcões.

A pesquisadora Adriana Alves, do Instituto de Geociências da USP, em trabalho de campo.

Trata-se de olhar para a história da natureza com olhos atentos para aquilo que, por estar em larga escala, poderia passar despercebido sob nossos olhos. O movimento da Placa sul-americana, disse Adriana, pode ser muito lento – mas ele está ocorrendo agora mesmo: neste exato momento estamos vivendo sobre uma placa em movimento.

Mas como saber qual é o tempo no qual transcorrem esses “lentos” movimentos da Terra? Trata-se da parte da ciência denominada “geocronologia”: o estudo de métodos de datação para determinar a idade de rochas, fósseis e eventos da história da Terra. Há alguns princípios básicos, como o de que o núcleo do mineral é sempre mais velho do que as suas “bordas”, mas a isso se aliam modernas técnicas de datação. Uma das maneiras de fazê-lo é avaliando isótopos radioativos.

Em sua estrutura, alguns minerais possuem “geocronômetros”: elementos radioativos que decaem. Todos os elementos, como aprendemos no Ensino Médio, são caracterizados por seu número de prótons. Mas o número de nêutrons no núcleo pode variar, naquilo que são chamados os “isótopos” de cada elemento: tipos de átomos com o mesmo número de prótons, mas número distinto de nêutrons. Como os isótopos têm períodos de decaimento determinados, a avaliação de sua “meia-vida” (período de tempo no qual a quantidade original de um dado isótopo é reduzida à metade) permite avaliar a idade de uma amostra.

Adriana é especialista na datação U-Pb (“urânio-chumbo”): trata-se de um método que leva em conta a desintegração radioativa de dois isótopos de urânio (U235 e U238), dando origem a dois isótopos de chumbo (Pb207 e Pb206). Baseando-se na meia-vida desses isótopos e analisando minerais ricos em urânio, mas pobres em chumbo, pode-se determinar a idade de formação das rochas que contêm o mineral. É assim que a história das pedras é elucidada pela “geoquímica isotópica”, um dos campos de atuação de Adriana.

Adriana estuda em grande parte do seu tempo o granito. A enorme quantidade de pedreiras de São Paulo a ajudou a observar algumas rochas – algumas delas em Mauá. Adriana observou a composição de formas esféricas dentro do granito, que aparentavam ser uma outra rocha – mas descobriu tratar-se de granito mesmo, mais escuro do que aquele no qual estava inserido. Isso era uma pista para o registro de um evento mais antigo, no interior daquela rocha.

O estudo das rochas não é simples: há grande intemperismo sobre elas, o que dificulta a sua preservação. Mas isso não impede a persistência da geologia, inclusive em alguns aspectos com um toque poético: o geólogo observa por exemplo “afloramentos”, ou seja, a exposição das rochas.

Mas Adriana não estuda apenas as rochas em repouso: algumas de suas principais investigações dizem respeito ao movimento das atividades vulcânicas. Ela analisa, em particular, os efeitos das erupções vulcânicas brasileiras sobre o clima global no período do Cretáceo (há 136 milhões de anos). No caso analisado por Adriana, esta atividade vulcânica se assemelha a um evento notável de extinção de espécies por atividade vulcânica na Sibéria, no qual acredita-se que 90% das espécies então existentes foram dizimadas – o que se deu no período Permiano (há 250 milhões de anos). Uma extinção em massa associada à atividade vulcânica brasileira é uma hipótese sendo investigada, para a qual ainda não há evidências.

Há cinco grandes eventos de extinção em massa, quatro dos quais estão associados a grandes eventos geológicos (como o soerguimento dos Apalaches ou erupções vulcânicas). No caso dos dinossauros, sua extinção seria devida tanto a uma erupção vulcânica quanto ao impacto de um meteoro sobre a Terra. Houve uma enorme queda de temperatura, que resultou do efeito combinado tanto do bloqueio do sol pela nuvem da poeira levantada pelo meteoro quanto dos gases exalados por um grande vulcão (situado na região da atual Índia). Isso teria causado uma pequena era do gelo, na qual apenas as espécies menores teriam conseguido abrigo.

O estudo de atividades vulcânicas é portanto fundamental nesse campo. Particularmente, a investigação da composição e volume dos gases que acompanham uma erupção vulcânica – a partir da análise de bolhas de gás aprisionadas no interior dos minerais.

Uma das feições dentro de rochas que levaram o grupo de Adriana a concluir que magmas que geram granitos também podem se misturar.

Adriana e seu grupo participaram da consolidação da teoria de que erupções vulcânicas são algumas vezes devidas a eventos de mistura de magma, e não da emergência direta de um magma do fundo da Terra. A ideia básica é a de que erupções se dão quando um magma muito quente sobe até câmeras subterrâneas de magma em resfriamento – o choque entre ambos, resfriando o primeiro e aquecendo o segundo, aumenta a pressão e faz com que se dê a erupção, além da liberação de gases para a atmosfera. Tal teoria explica ainda que não são necessários grandes reservatórios de magma para que ocorram erupções, como se acreditava antes.

Em particular, a teoria de erupção por mistura de magmas não era aceita para a formação de rochas graníticas, pois acreditava-se que as características físicas dos magmas que dão origem aos granitos não permitiriam mistura. Dentre os métodos utilizados por Adriana e seu grupo, está a investigação detalhada do registro químico e isotópico das diferentes zonas de crescimento de minerais.

A ideia da formação de granito por erupção devida a misturas de magma é bastante recente, e encontrou muita resistência durante um período de mais de cem anos até que fosse aceita como uma teoria válida. Adriana lembrou ainda que a hoje popular teoria da deriva continental também demorou cinquenta anos para ser aceita. Trata-se, portanto, de uma questão de interpretação na leitura da história natural. Como frequentemente na ciência, não bastam “fatos” para que as teorias sejam estabelecidas: é preciso entender os fenômenos, e criar hipóteses sobre o que eles significam. A geologia, assim como as outras ciências naturais, compõe-se de muito mais do que uma mera acumulação de fatos.

Num livro importante para a história e a sociologia das ciências [1], Martin J. S. Rudwick explorou em detalhe uma questão interpretativa na história da geologia: a existência do período da era Paleozoica denominado Devoniano. Ele ressalta bem a importância da nascente geologia moderna no século XIX, como uma ciência nova, excitante e na moda. A geologia, escreve Rudwick, “atraiu algumas das pessoas mais talentosas do mundo científico, particularmente aquelas com um gosto por viagens e pela vida ao ar livre ao invés de pela matemática”. Ao mesmo tempo, aqueles que não eram cientistas brilhantes podiam também contribuir: como a geologia requeria materiais que deveriam ser buscados em locais específicos, com muito tempo e paciência, potencialmente qualquer garoto ou camponês poderia ser o colaborador de uma nova descoberta científica. “A conquista mais espetacular dessa nova ciência da moda”, escreve Rudwick, “foi sua revelação da vasta história da Terra e da vida em sua superfície”. Os seres humanos foram vistos na perspectiva de uma longa saga de formas de vida, e a partir de ossos dispersos podia-se inferir a existência de monstros bizarros. É claro que nem tudo eram fósseis de dinossauros enormes:

Amonites e trilobitas podiam ser menos espetaculares do que mamutes e mosassauros, mas eles eram igualmente estranhos, e de qualquer forma mais apropriados em um gabinete de sala de visitas. Esta nova e excitante visão da história da Terra não era uma fantasia inventada por filósofos céticos para confundir os fiéis religiosos; foi garantida pelos principais geólogos de piedade impecável como uma revelação que deveria evocar um sentido ampliado de admiração na escala e diversidade do mundo criado.

Além disso, diz Rudwick, a geologia moderna tornou-se popular por outra razão, esta bem prática. As novas formas de produção industrial na Grã-Bretanha e no resto da Europa faziam com que se precisasse cada vez mais de carvão e de minerais metálicos. As minas foram expandidas, e era preciso cavar cada vez mais profundamente, o que concorreu para o desenvolvimento de novas técnicas e saberes em relação aos materiais rochosos.

O interesse pela geologia foi portanto enorme, tanto na sua forma teórica quanto na prática. Seus principais praticantes

alegavam que a história da Terra e de seus habitantes poderia ser decifrada ao se aprender a ler ‘o registro das rochas’; e que a sucessão de camadas de estratos na crosta terrestre eram os documentos históricos da própria Natureza. Ainda que o registro pudesse ser imperfeito, ele não era enganoso. Corretamente interpretada, grande parte da história parecia simples e direta. Cada “formação” de estratos era como um capítulo no volume da história da Natureza; a sequência de capítulos era clara, e cada um foi caracterizado mais ou menos por tipos distintivos de rocha e de fósseis. Martelando ao longo de uma costa de penhascos ou indo de pedreira em pedreira por todo o país, o geólogo podia traçar sequências locais de estratos e recolher seus fósseis. Combinando e coordenando essas sequências locais, as linhas gerais de uma história global podiam ser discernidas com uma clareza cada vez maior, e previsões podiam ser feitas sobre a provável extensão de depósitos economicamente valiosos, como aqueles de carvão.

Tais motivações levaram a um enorme desenvolvimento da geologia, o qual não foi entretanto sem dificuldades. Rudwick analisa em particular a controvérsia sobre o período Devoniano. Ela ocorreu a partir de 1834, com uma discordância entre Roderick Murchison e Henry De la Beche quanto à datação de certas plantas petrificadas encontradas em carvões nos estratos de Greywacke em North Devon, na Inglaterra. De la Beche questionava o método de datação utilizado por Murchinson, pois fósseis carboníferos eram encontrados em estratos de Greywacke mais antigos do que o período Carbonífero, o que seria contraditório. Murchisson, porém, propôs que De La Beche não situava os fósseis corretamente, pois eles estavam sendo encontrados bem perto do topo dos estratos, e não em suas profundezas. De La Beche, por sua vez, concordou com o argumento de Murchison quanto à colocação de fósseis, mas sustentou que havia evidência insuficiente para propor um novo período para este caso, e que poderia se tratar de estratos do período Siluriano, sendo portanto mais antigos do que Murchison acreditava. Muito debate se seguiu, até que Murchisson encontrou na Rússia, em 1840, uma camada semelhante àquela de Devon, situada entre depósitos bem definidos do Siluriano e do Carbonífero. Foi apenas então que a controvérsia foi encerrada, e o período Devoniano pôde ser devidamente batizado segundo o consenso da comunidade acadêmica. De qualquer maneira, escreve Rudwick,

A controvérsia devoniana expôs as raízes procedimentais da prática geológica e submeteu-as a um exame mais minucioso do que nunca antes. A resolução bem-sucedida da controvérsia dotou a prática geológica de uma nova confiança no acerto de suas conclusões – uma confiança que ela guarda até os dias de hoje.

Isso é dizer que a geologia se desenvolveu como uma ciência moderna, e ganhou credibilidade em sua prática. Não que ela seja, como nenhuma ciência natural é, absolutamente exata. Para ser mais preciso, para os padrões humanos de tempo ela está muito longe disso. Adriana foi reticente quanto à capacidade de “previsão” das teorias geológicas. Elas conseguem identificar regularidades, mas não podem “prever” acontecimentos com uma precisão significativa para a dimensão das vidas humanas.

Yellowstone, por exemplo, é um grande vulcão (no parque norte-americano homônimo), que entra em erupção a cada 600 mil anos. Vale ressaltar que a erupção de um vulcão deste porte levanta uma quantidade de cinzas que desce à velocidade do som – basta pensar nas figuras eternizadas em Pompeia. O ponto delicado é que já faz 640 mil anos desde a última erupção do Yellowstone. É provável, portanto, que ele entre em erupção em alguns milhares de anos – mas quando? E para a escala de vida do homem, que quer dizer isso? Acaso a duração de nossa vida, escreveu Blaise Pascal, não é ínfima face à eternidade, ainda que dure dez anos a mais? As escalas do tempo geológico não atingem o infinito do tempo – mas colocam a pequeneza do homem face a algo que certamente lhe escapa.

Mais do que com a previsão de catástrofes, disse Adriana, os geólogos lidam com a mitigação de eventos catastróficos – e isso já não é pouca coisa.

O vulcão Kilauea, no Havaí, em erupção no dia 12 de juho de 2018.

A atualidade da questão não poderia ser maior: alguns dias antes da conferência de Adriana, no dia três de maio de 2018, o vulcão Kilauea, no Havaí, entrara em erupção – estado em que continua até o dia de hoje, totalizando mais de dois meses trazendo magma à superfície.

Se no meio do caminho havia uma pedra, portanto, não era simplesmente para desnortear o homem: muito se pode aprender com ela. Pois ainda que sirva de tropeço, a pedra também pode ser de toque, e a pedra, segundo o poeta, chega mesmo a falar [2]:

………………ita           bira
pedra luzente           candeia seca
pedra empinada      sono em decúbito
pedra pontuda         tempo e desgaste
pedra falante            sem confidência
pedra pesante          paina de ferro
por toda a vida        viva vivida
…………………..pedra
………………..mais nada

João Cortese é doutor em Epistemologia e História da Ciência pela Universidade de Paris 7 e em Filosofia pela USP.

[1] The Great Devonian Controversy: The Shaping of Scientific Knowledge among Gentlemanly Specialists, University of Chicago Press, 1985.

[2] Carlos Drummond de Andrade, “Pedra Natal”.

Para saber mais:

– O vídeo na íntegra da palestra de Adriana Alves na Maratona Piauí Serrapilheira

– Nas entranhas da terra, reportagem da revista Pesquisa Fapesp sobre a pesquisa do grupo de Adriana Alves

– António Coutinho na Maratona Piauí SerrapilheiraUm espírito brilhante e a ciência em seu estado da arte

– Douglas Galante na Maratona Piauí SerrapilheiraHá vida nas estrelas?

– Marcia Barbosa na Maratona Piauí Serrapilheira: A água nossa de cada dia