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quarta-feira, 19 de agosto de 2015

Hadeano
Por: Marcus V. Cabral - by Ikessauro
Terra durante o Hadeano
© Don Dixon
O Hadeano é o primeiro Éon geológico da Terra e antecede o Arqueano. Começou com a formação da Terra há 4,6 bilhões de anos e terminou há cerca de 4 bilhões de anos. Essa fronteira foi escolhida pela Comissão Internacional de Estratigrafia, uma vez que não existem muitos indícios de vida ou acontecimentos significantes para servir de base para marcação de fronteiras, como nas demais divisões mais recentes. Apesar de nessa faixa temporal não ter existido sequer um invertebrado, ela não é menos importante ou interessante, pelo contrário, é aqui que está a origem do mundo em que vivemos como um todo. Vamos então conhecer mais sobre os primórdios da Terra e o surgimento do nosso lar? 
O nome "Hadeano" tem origem na palavra "Hades", o nome do antigo deus grego do submundo, uma referência às condições "infernais" do planeta naquele tempo: a Terra havia acabado de se formar e ainda estava muito quente devido à grande quantia de atividade vulcânica, uma superfície parcialmente derretida, sem falar nas frequentes colisões com outros corpos vindos de outras regiões do universo, lembrando os cenários concebidos como sendo equivalentes ao do inferno ou submundo em algumas culturas.
Realmente, uma vista infernal
© Bullet-magnet
O geólogo Preston Cloud (1912 - 1991) foi quem cunhou o termo em 1972, originalmente para batizar a faixa de tempo anterior à das rochas mais antigas da Terra. Mais tarde W. Brian Harland criou um termo que é praticamente um sinônimo menos utilizado: o "Período Priscoano". Outros textos mais velhos simplesmente se referem a esse éon como o "Pré-Arqueano", porque antecede esse outro éon chamado Arqueano.
Uma vez que só restam alguns poucos indícios geológicos deste éon na Terra não há uma subdivisão oficial. Muitas fontes inclusive indicam o Hadeano como sendo uma faixa de tempo informal e não um éon geológico, pela falta de rochas dessa época na crosta do planeta. Muito do que se descobriu dessa época vem de análise de meteoritos. No entanto, a tabela geológica lunar abrange várias subdivisões principais relacionadas ao Hadeano e por isso são algumas vezes usadas informalmente para se referir aos mesmos períodos de tempo na Terra.
Hadeano: oficialmente sem divisões
© Patrick Król Padilha
As divisões lunares são:
  • Pré-Nectariano, durou desde a formação da crosta da Lua até 3,9 bilhões de anos atrás.
  • Nectariano desde 3,9 até 3,8 bilhões de anos.
Uma escala geológica alternativa recentemente proposta inclui a adição de um Éon novo, o Caotiano (ou Chaotiano, vindo do termo Caos), para designar o tempo entre o surgimento do sistema solar e o início do Hadeano. Também, essa proposta feita por Goldblatt et.al. (2010), subdivide o éon Hadeano em três eras com dois períodos cada. Observe que neste caso o Hadeano termina há 3,9 bilhões de anos e não 4 bilhões de anos atrás. Nesta nova proposta temos a seguinte divisão (ver tabela a seguir).

Cristais de zircônio individuais redepositados em sedimentos no Oeste do Canadá e na região de Jack Hills no Oeste da Austrália são muito velhos e dão pistas sobre a idade e condições da Terra primitiva. Os cristais de zircônio mais velhos datam de cerca de 4 bilhões de anos atrás, apenas 500 milhões de anos após a formação do planeta. Em 2001 foi coletado em Jack Hills na Austrália, um cristal de zircônio muito pequeno, porém o resultado que sua análise revelou foi de grande importância. Seu estudo sugere que ele data de aproximadamente 4,4 bilhões de anos, e análises extras feitas e restos de meteoritos indicam que a Terra já existia há 4,5 bilhões de anos. 
Hadeano adaptado de Goldblatt et.al. (2010) 
 © Patrick Król Padilha


Este tópico é complexo porque a geografia do Hadeano é interligada ao processo de formação da Terra e ao clima. Continentes e oceanos ainda estavam em processo de formação, o clima mudava constantemente, tudo era instável, por isso vou abordar ambos (geografia e clima) juntos. Vamos tentar entender pelo menos um pouco sobre isso.
Inicialmente a Terra era uma esfera de rocha fundida, misturada constantemente por movimentos convectivos (propagação de calor em fluídos devido à diferença de densidade) entre as camadas internas quentes, enquanto que as porções exteriores estavam em contato com a região fria do espaço. A dissipação do calor para o espaço começou o resfriamento do nosso planeta.
Neste oceano de magma blocos começaram a aparecer, compostos de minerais com alto ponto de fusão. Essas placas incandescentes, porém sólidas, eram similares às crostas finas que vemos se formar sobre fluxos de lava atuais, mas deveriam ser bem instáveis, facilmente reabsorvidos pelo magma líquido e carregados para as profundezas.
Observe a fina crosta acima do magma
 © Autor desconhecido
Somente, com  um maior resfriamento do planeta os fragmentos se tornaram mais numerosos e grandes o suficientes para criar uma cobertura sólida, ainda fina, mas que já poderia ser considerada uma crosta primitiva. Essa crosta se desenvolveu à medida que finas camadas de rocha eram perfuradas por meteoros que abriam continuamente buracos na crosta, por onde o magma fluía e acumulava sobre as placas, sendo que com o tempo se solidificavam para formar novas camadas de rocha. .
Processo de formação da crosta

 © Patrick Król Padilha

O retrabalhamento e reciclagem das rochas terrestres apagou a maior parte dos indícios desse bombardeio, mas nas rochas lunares as evidências são claras e mostram as crateras de impacto e fluxos de lava.
Retrabalhamento, segundo o site do Serviço Geológico do Brasil, é um "processo em que um determinado evento geológico confere à rocha pré-existente uma nova característica."
Uma das hipóteses mais aceitas para explicar a atual composição e estrutura da Terra e da Lua é que há cerca de 4,6 bilhões de anos, quando a Terra primitiva havia acabado de se formar, um corpo celeste do tamanho aproximado de Marte se chocou contra nosso planeta, que na época tinha o tamanho de Vênus. O enorme choque detonou parte do globo, liberando magma do manto e material rochoso no espaço e na superfície do planeta. A porção que espalhou-se para o espaço permaneceu na órbita do planeta e aos poucos tomou forma originando o nosso satélite natural, ao qual denominamos Lua. Por isso é possível se basear na estrutura geológica lunar para estimar a composição ou idade do éon Hadeano na Terra, que contém as rochas mais antigas já datadas.
Processo de formação da crosta

 © Dana Berry
Nesta época a Lua ainda estava queimando, a apenas 16,000 quilômetros de distância da Terra, o que é muito próximo se considerarmos que hoje ela se situa a 384,000 quilômetros da Terra. Se estivéssemos no planeta nessa época, e olhássemos para o céu boa parte da paisagem seria ocupada pela Lua.
A Lua gigante no horizonte

 © D. Aguilar
Ao contrário do que se vê na ilustração acima, algumas pessoas supõem que a partir de certo ponto a Lua já exercia uma força gravitacional forte o suficiente para influenciar nossos oceanos primitivos, gerando marés mais violentas e instáveis do que hoje inclusive, afinal a lua estava mais próxima e sua força de atração seria superior. Esse efeito foi retratado por um artista, como visto abaixo.
As primeiras marés lunares
© Don Dixon
Pouquíssimas localidades terrestres preservam rochas datando do final do Hadeano. Essas rochas preservam sinais confusos do estado da crosta na época. Nas últimas décadas do século 20 os geólogos identificaram algumas rochas do Hadeano no Oeste da Groenlândia, Norte do Canadá e Oeste da Austrália. Formações rochosas na Groenlândia contém sedimentos datados em 3,8 bilhões de anos, cuja estrutura foi alterada por um dique vulcânico, uma estrutura de rocha formada por magma que penetrou e solidificou em rachaduras de outras rochas já formadas. Algumas pesquisas indicam que estas rochas estão entre as mais antigas rochas sedimentares conhecidas.
Rochas da Ilha Ikilia, na Groenlândia

 © Wild Stone Arts
A informação obtida do estudo dos cristais de zircônio australianos (mencionados no tópico anterior) indica que pouco tempo após sua formação a Terra já apresentou um resfriamento e a formação da crosta, que deve ter decorrido durante o Hadeano. Estima-se que cerca de 500 milhões de anos após o surgimento da Terra é que a crosta começou a esfriar e enrijecer  em locais de temperatura mais baixa, menor que 1000º Celsius.
A taxa de isótopos de chumbo sugere que a subdução da crosta (processo em que uma placa tectônica desliza para debaixo de outra), estava ocorrendo, indicando que nosso planeta já possuíam uma crosta reconhecível com placas tectônicas bem formadas. No entanto, apesar de que a crosta já havia se diferenciado do manto, sua composição era basáltica em vez de granítica, como é hoje.
De um ponto de visto petrográfico, a crosta primitiva era similar, porém não igual, ao basalto que conhecemos, uma rocha vulcânica preta, com menos de 53% de SiO2 por peso.
A título de curiosidade, pelo que eu entendi pesquisando online (meu forte não são os números), essa fração de massa (por peso) se refere à soma de todas as massas dos componentes da mistura e posteriormente a divisão da massa de cada componente pela massa total da primeira soma.
De qualquer modo, esse basalto era formado do material do manto, mas tinha uma composição um pouco diferente. Talvez fosse similar à crosta primordial da Lua, da qual boa parte ainda existe. A crosta lunar é largamente composta de anortosita, um feldspato rico em alumínio, mas que de resto é similar a basaltos lunares. De acordo com uma corrente de pensamento, a composição da crosta começou a mudar por um tipo de destilação.

A crosta era reciclada o tempo todo
 © Steve Munsinger

Dividida pelos movimentos convectivos altamente energéticos, a fina cobertura litosférica teria se fragmentado em numerosas placas pequenas em movimento contínuo, separadas e deformadas por intenso vulcanismo. Durante esse rederretimento contínuo da protocrosta, as rochas mais pesadas gradualmente afundavam para o manto, deixando para trás o magma mais leve rico em silicatos. Daí, apareceram andesitos (rochas granulares, cujo nome deriva dos Andes, onde vários vulcões as formam) em torno dos basaltos . Gradualmente a crosta granítica surgia.
Mas existem problemas ainda a ser esclarecidos. Além aos sinais confusos das análises de isótopos das rochas Isuanas, pesquisadores também se confundem pelas questões relacionadas ao "Intenso Bombardeamento Tardio".
O Intenso Bombardeamento Tardio
© Don Dixon
A teoria é que a Terra foi atingida por um grande número de corpos celestes relativamente massivos durante o Hadeano, em um período curto de 50 milhões de anos aproximadamente, uma espécie de chuva de meteoros gigantesca. A evidência para isso é bem forte. Vem da astronomia lunar e das rochas lunares recuperadas na exploração espacial.
Isso implica que, para muitos geólogos, a crosta granítica pós-hadeana não foi um produto de destilação gradual como dito anteriormente, mas resultado do retrabalhamento catastrófico depois que a protocrosta foi destruída pelo Intenso Bombardeamento Tardio.
Estudos realizados por Trail et al. (2007) nos cristais de zircônio mais velhos que o bombardeio a partir de afloramentos próximos a Jack Hills na Austrália mostram resultados interessantes. Observe que os cristais de zircônio são frequentemente usados para datação porque eles são completamente inertes em temperaturas de até 900º C e porque os cristais frequentemente aprisionam metais pesados (U, Th, Lu entre outros), mas não capturam chumbo (Pb).
Portanto, qualquer chumbo no cristal deve ter se originado por decaimento radioativo de um elemento aprisionado na formação original do cristal. Em outras palavras, um dos metais pesados originais se transformou em chumbo com o tempo, ao perder radioatividade.
Um problema em potencial com este método é que os cristais de zircônio podem crescer por adição de material ao seu exterior quando expostos à temperaturas de centenas de graus Celsius, bem abaixo do ponto em que  eles começam a "vazar" chumbo.
Trail tornou esse problema em vantagem. Usando uma microssonda de íons, mediu as taxas de U/Pb para dois diferentes isótopos de urânio, que tem meias-vidas diferentes e que produzem diferentes isótopos de chumbo quando deterioram-se.
A microssonda permitiu esses pesquisadores fazer centenas de medidas em diferentes profundidades no cristal - essencialmente descascando o zircônio de dentro pra fora, cerca de 100 nanômetros por vez, para reconstruir sua história de crescimento e entender como era o ambiente em que se formou.
Zircônios mais velhos que 3,9 bilhões de anos são incrivelmente raros, mas, depois de procurar entre milhares, Trail e seus colegas encontraram quatro cristais que:
  • Passaram nos testes internos de concordância entre os dois pares de isótopos e...
  • ... eram mais velhos que 4 bilhões de anos nos níveis mais profundos.
Os quatro tinham idades máximas significativamente diferentes e mostraram histórias geológicas um pouco diferentes, tanto de antes quanto depois do Intenso Bombardeio Tardio. No entanto, os quatro acabaram mostrando que tinham crescimento secundário substancial em uma camada de 3950 milhões de anos aproximadamente, bem no começo do Intenso Bombardeio Tardio como estimado a partir de fontes lunares. Evidentemente, alguma coisa se aqueceu por volta desse tempo, em pelo menos nível regional, embora não o suficiente para derreter ou causar vazamento dos cristais. Isso é consistente com muito do que se supõe do Intenso Bombardeio Tardio.

Análises dos cristais de zircônio como este visto abaixo, mostram indícios da presença de água no Planeta muito cedo. Uma quantia considerável de água pode ter existido, segundo Bruce Watson e Mark Harrison, que inclusive afirmam que essa água estava na superfície! Analisando um grão de zircônio microscópico, perceberam que o cristal havia se formado em um ambiente de temperaturas aproximadas a 680 graus célsius. Isso pode ser dito porque sabe-se que na Terra há uma constante, só as rochas que foram expostas à água se formam (cristalizam) a estas temperaturas.
Pedaço de zircônio de 4.4 bilhões de anos
© 
Bruce Watson/Rensselaer
Eles puderam saber que o cristal se formou nessa faixa de temperatura porque as linhas de crescimento dele, visíveis na foto, indicam seu ponto de origem, marcado como "CORE" na foto. Então observando a imagem podemos saber que o cristal cresceu em direção ao ponto marcado como "RIM" acima.
Analisando as camadas, pode-se descobrir quanto do elemento titânio o cristal absorveu durante a sua formação. Quanto mais quente, mais titânio o cristal absorve. Se ele estiver em ambiente mais frio, captura menos titânio. Assim pela quantia presente no cristal puderam saber que a temperatura aproximada no ambiente em que se formou era de cerca de 680º célsius.

Outra série de eventos importantes começou a se desenrolar e levou à formação de rochas sedimentares pelo processo de erosão, transporte e acumulação. Esses processos de sedimentação começaram a ocorrer tão logo a superfície esfriou o suficiente para permitir que o ciclo da água se estabelecesse. De fato, a Terra primitiva permaneceu algum tempo coberta em escuridão, envolta em densas nuvens quentes nas quais o vapor de água se acumulava constantemente vindo de emissões vulcânicas. Acredita-se que a água do planeta tenha chegado aqui via asteroides que depositaram fragmentos de gelo no planeta. Portanto, hoje acredita-se que nosso planeta, embora bem primordialmente fosse incrivelmente "infernal", em poucos milhões de anos já possuía água em sua superfície, formando oceanos primitivos, um ambiente mais agradável do que se pensava, talvez acumulando água nas crateras deixadas por meteoritos.
Os primeiros mares
© Don Dixon
O que se imagina sobre essa formação de oceanos é que quando as temperaturas finalmente esfriaram o suficiente, as nuvens de vapor começaram a se desmanchar em chuvas, e a atmosfera primordial produziu tempestades de proporções inimagináveis, sob a quais a Terra rugia e derramava.
No começo, a chuva caía em rochas incandescentes a água evaporava quase imediatamente, mas a evaporação gradualmente dissipou o calor da crosta até que a água pôde se acumular em depressões na superfície rochosa, formando os primeiros oceanos. Nos continentes primordiais, as primeiras redes de rios foram criadas e eles transportavam detritos arrancados de regiões altas e então os depositava no fundo dos mares.
As primeiras chuvas
© Don Dixon
Trabalhos relativamente recentes só tem fortalecido o caso de que havia oceanos antes de 4 bilhões de anos, segundo Wilde et al. (2001). Além do mais, parece que as coisas esfriaram razoavelmente rápido depois que a Terra e a Lua foram formadas cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, dizem Wood e Halliday (2005). Logo, os oceanos e a crosta tiveram uma chance de estabilizar-se.
Sabendo disso, podemos levantar a seguinte dúvida. Após o Intenso Bombardeio Tardio a crosta e oceanos tiveram que recomeçar tudo do zero após sua completa destruição?
Até o momento, a resposta parecia ser "não". Ou seja, o Intenso Bombardeio Tardio foi um cataclismo menos "cataclísmico" do que imaginado. Como Ryder (2003) apontou, nossa melhor informação do Intenso Bombardeio Tardio vem da lua. O pensamento lógico aqui é baseado no fato que muito da crosta original da lua ainda existe, porque resistiu ao bombardeio, então porque deveríamos acreditar que a crosta da Terra (que é bem maior) foi destruída por completo? A resposta mais plausível (parcimoniosa) é que esse evento não destruiu toda a crosta já formada.
No entanto há quem discorde disso. Uma pesquisa recente de 2014, feita por um grupo de cientistas e publicada com o título "Widespread Mixing and Burial of Earth’s Hadean Crust by Asteroid Impacts" na revista Nature, indica que os meteoros ou asteroides que se chocaram com a Terra no período do Intenso Bombardeio Tardio teriam sim capacidade de aniquilar boa parte da crosta e até vaporizar o oceano terrestre. No entanto eles não negam que já havia água na Terra tão cedo quanto 4.4 bilhões de anos e que podem ter existido regiões não tão afetadas pelos choques, assim como períodos de "tranquilidade" entre um cataclismo e outro. 
Mas eles afirmam que é bem provável que estes corpos celestes que se chocaram com a Terra obliteraram muito das rochas originais do planeta e que praticamente forçaram a Terra a reciclar toda sua superfície.
Alguns pesquisadores, Russel e Arndt (2005), até argumentam que a vida evoluiu antes do Intenso Bombardeio Tardio e sobreviveu para contar a história. Russel e Arndt estão dizendo que, precisamente pelo fato de a crosta oceânica ser pouco diferenciada do basalto do manto, ela era grossa, rígida e não condutora, oferecendo tanto estabilidade física e térmica contra efeitos de impactos.
A crosta continental, por outro lado, era muito densa, fina e se revirava rapidamente. Isso promovia hidratação do manto superior e também levou a um processo parecido com o de destilação que criou uma crosta mais leve em tempos pós-hadeanos. O Intenso Bombardeio Tardio, se não foi tão extensivo, teria apenas acelerado esse processo de evolução.
De todos esses processos, tais como o rederretimento de parte da crosta basáltica primitiva, acompanhada por metamorfismo e derretimento de grandes quantias de sedimento, houve uma gradual formação de magmas similares em composição aos granitos e portanto capazes de flutuar" em basalto.
A Terra no Hadeano
© Simone Marchi
Fragmento por fragmento a crosta continental nasceu, formada no começo de cadeias de ilhas similares aos arcos vulcânicos de ilhas modernas, originando a cobertura de terra externa do planeta. Esse novo tipo de crosta tinha uma única característica de importância fundamental: sua baixa densidade fazia com que ficasse "boiando" na superfície. Por isso era capaz de passar por intensas transformações, tais como deformações mecânicas (tectônicas) ou metamorfismo, mas sempre ficando na proximidade da superfície. Embora a crosta basáltica primitiva tenha sido permanentemente perdida, geólogos encontraram traços dos primeiros contornos da crosta continental. Em 1938, no oeste da Austrália, foram encontradas rochas mais antigas (exceto pelos cristais de zircônio) conhecidas até hoje. Essas rochas datam de 4.2 bilhões de anos. Incrivelmente, são arenitos! Isso significa que elas são derivadas da erosão de outras rochas, ainda mais antigas!

Estando formado o planeta, já começou a formar-se uma atmosfera primordial, derivada do vapor de rocha originário do choque entre a Terra e outro corpo celeste, o mesmo evento que originou a Lua. Esses vapores teriam se condensado dentro de 2 mil anos, deixando para trás substâncias voláteis quentes que provavelmente resultariam na nossa atmosfera.
Como um resultado das altas temperaturas no centro da Terra, e devido à intensa atividade vulcânica, a crosta também emitia gases halogênios, amônia, hidrogênio, dióxido de carbono, metano, vapor de água e outros gases. Nos 100 milhões de anos seguintes esses gases se acumularam e formaram a atmosfera primordial. 
A Terra e sua atmosfera primitiva
© Don Dixon
Essa atmosfera era muito parecida com a atmosfera de Titan, uma das maiores luas de Saturno. A atmosfera primordial atingiu, acredita-se, pressões de 250 atmosferas e teria sido extremamente tóxica para a vida como conhecemos. Mas, pouco a pouco nosso planeta assumiu um visual mais familiar, com uma densa zona gasosa de nuvens que poderíamos chamar de atmosfera, uma zona líquida com oceanos, lagos e rios, ou hidrosfera e uma zona sólida, ou litosfera, com os primeiros contornos do que um dia se tornariam continentes.
 O planeta começa a se tornar familiar
© Don Dixon
O processo de resfriamento e consolidação da superfície da Terra era acompanhado, assim como ocorre em vulcões, por fortes liberações de gases da nova atmosfera, formada essencialmente de metano (CH4), hidrogênio (H2), nitrogênio (N2) e vapor de água, com menores quantias dos gases nobres e dióxido de carbono. A maioria do hidrogênio, o componente mais leve, escapava para o espaço, assim como ocorre hoje. 
À medida que o resfriamento continuou, devido à subdução e dissolução na água do oceano, o CO2 foi removido em sua maioria da atmosfera, mas os níveis oscilaram muito à medida que novas superfícies se formavam e manto realizava seu ciclo. 
A Teoria da Terra Primitiva Fria trata de um período de tempo de 4.4 a 4 bilhões de anos. Se as placas tectônicas realmente estavam presentes tão cedo quanto 4 bilhões de anos atrás o tempo em que a Terra terminou sua transição de uma superfície quente e derretida com atmosfera cheia de CO2 para algo similar ao que é hoje pode ser datado em cerca de 4 bilhões de anos. A ação das placas tectônicas e os oceanos aprisionam grandes quantias de CO2, por isso eliminam o efeito estufa e resfriam a terra, permitindo a formação de rocha sólida e até de vida.
A lua e os mares primitivos
© Don Dixon
Até o presente momento não há no registro fóssil nenhum indício de vida animal, uma vez que as condições do planeta ainda estavam adequadas para suportar este tipo de organismo. O inicio da vida em si só teria ocorrido no próximo éon, o Arqueano e nem sequer ainda estava perto de gerar animais verdadeiros, uma vez que a vida era exclusivamente (até onde se sabe) unicelular.
Os depósitos sedimentares da Groenlândia incluem as famosas Banded Iron Beds (Camadas listradas de Ferro). Elas possivelmente contém carbono orgânico e implicam na possibilidade de que vida fotossintética já tivesse surgido naquele tempo. No entanto, os fósseis mais antigos conhecidos, vindos da Austrália, datam de aproximadamente 3,5 bilhões de anos, pertencendo ao éon Arqueano e não ao Hadeano.
Até o presente momento não há no registro fóssil nenhum indício de vida vegetal, uma vez que as condições do planeta ainda estavam adequadas para suportar este tipo de organismo. O inicio da vida em si só teria ocorrido no próximo éon, o Arqueano.

Enfim. Se você leu o texto todo até aqui, lhe agradeço e parabenizo pelo interesse e dedicação. Escrevi o texto com carinho e esforço, embora não seja uma área em que eu tenha muitos conhecimentos me esforcei de buscar informações, tanto decritivas quanto visuais. Agradeço a todos os artistas pelo uso das imagens. Algumas imagens não contém créditos, pois não consegui encontrar as informações dos autores. Por favor, se você é o autor ou sabe quem é, entre em contato. 
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