sábado, 26 de fevereiro de 2022

Isso é Antropologia? Sim, é isso mesmo!

por - Marcus Cabral

Vivemos em um mundo lindo, cheio de maravilhas, muitas das quais jamais compreenderemos ou testemunharemos por nós mesmos. Mas por meio da comunidade e de nossas conexões compartilhadas, podemos criar uma melhor compreensão do nosso mundo, ver lugares e coisas que nunca teríamos visto de outra forma. Tudo em nosso mundo está conectado, por isso ou por aquilo, e tudo está unido em um frágil globo de um ecossistema. É através do esclarecimento da educação, como disseram tantos grandes professores e filósofos, que se faz a experiência humana como a conhecemos.

Existe, no entanto, uma ideia unificadora, ou domínio de ideias, que pode ajudar uma pessoa, ou um grupo de pessoas, a começar a compreender melhor o mundo em que participam diariamente, quer percebam ou não. É opinião de muitos indivíduos e instituições proeminentes que a aprendizagem e a educação são algumas das principais forças motrizes do nosso mundo. Sem um deles, ou qualquer um, estaríamos mais uma vez presos na “Idade das Trevas”. Devemos perceber que, se apenas a camada superior de pessoas possuir o conhecimento do mundo, então pouco mudará.

“A educação é o passaporte para o futuro, pois o amanhã pertence a quem se prepara hoje”

Malcom X

Quanto mais sabemos sobre o mundo ao nosso redor, mais sabemos sobre nós mesmos e nosso lugar nele. O estudo de nós mesmos e de nosso lugar no mundo é chamado de “Antropologia”, das raízes “Anthropos” ou Homem/Humano e “Ologia” ou o estudo de. Isso é o que vamos discutir hoje, Antropologia, seus efeitos em sua vida diária e seu papel neste mundo que tão poucas pessoas entendem. À medida que entendemos mais disso, podemos usá-lo para melhorar nosso dia a dia, desde a pessoa que se importa pouco, até alguém que está sempre animado para aprender mais!

“Sobre o tema da educação… só posso dizer que o vejo como o assunto mais importante em que nós, como povo, podemos estar engajados”

Abraham Lincoln

Quando se trata disso, tudo o que fazemos, ou estamos envolvidos, está de alguma forma ligado à Antropologia. Muitos de vocês são antropólogos e nem percebem! Você está no mercado? RH? Vendas? Você está usando Antropologia! Você é um estudante que quer arrecadar dinheiro para uma causa local? Interessado em história? É tudo Antropologia! Bem legal né! Então, vamos cavar mais fundo e ver exatamente do que estou falando quando se trata do nosso lugar no mundo e da Antropologia. Quero dizer, é para isso que estamos aqui, certo?

Então, antes de irmos muito longe nas coisas, é uma boa ideia ter certeza de que todos nós temos a mesma compreensão do que é Antropologia. A antropologia é o estudo de nós, de você e eu, da humanidade. Desde o início da nossa evolução há 7 milhões de anos, até os tipos de música que gostamos hoje. Se envolve humanos, é antropologia. Existem quatro subcampos principais da antropologia para melhor dividir esse tópico enorme, um tópico sobre o qual há muito o que aprender!

Antropologia Biológica é o estudo de, você adivinhou, biologia. A morfologia ou forma da criação, seus ossos e músculos. Fósseis. Este é o campo onde os cientistas estão sentados com seus paquímetros no laboratório medindo e coletando pontos de dados das descobertas do campo.
Antropologia Cultural é quando um Antropólogo estuda uma cultura viva, tudo sobre eles que eles podem observar normalmente. De direitos de nascimento a cerimônias de morte e tudo mais, os Antropólogos Culturais normalmente trabalham dentro da cultura que estão estudando, pelo menos por um período de tempo.
A antropologia linguística é o estudo da linguagem, como ela se formou, como é usada e das muitas línguas e sons diferentes que encontramos em nossa espécie.
Arqueologia é o subcampo final e um dos maiores. Este é o estudo de culturas antigas e artefatos do passado. Estes são os indivíduos que estão fazendo as escavações, trazendo os fósseis para serem analisados e revelando mais segredos sobre nossos ancestrais.
Então, agora que sabemos tudo isso, o que os antropólogos realmente fazem? Bem, como mostrado pelos quatro subcampos, isso realmente depende do que o indivíduo tem interesse ou habilidades. Eles podem escolher qualquer um dos 4, ou uma combinação de qualquer um, ou podem adicionar seu próprio sabor de ciência à mistura para tornar seus estudos mais adequados para si mesmos. Os antropólogos estudam a história humana, a atividade humana, os sonhos, esperanças e desejos humanos. Nossa mitologia e religião, nossas culturas, a única maneira de entendermos adequadamente esses fenômenos e compartilhá-los com outros indivíduos no mundo, temos que ter uma compreensão do que somos, de quem somos e de onde viemos.

Os antropólogos fazem seu trabalho fazendo trabalho de campo, entrando na área ou cultura que estão estudando, fazendo observações, tomando notas e vendo o que podem descobrir. Ficar para baixo e sujo realmente, e se envolver. A pesquisa e os dados são fundamentais para a Antropologia, caso contrário tudo seria adivinhação e não baseado em evidências empíricas ou concretas, que pouco valem quando se trata de um período de tempo em que você só tem artefatos e interpretações a fazer.

Através de anos de estudo, trabalho e dedicação, qualquer pessoa interessada pode se tornar Antropóloga em qualquer área que desejar, basta saber que envolve muita escolaridade, dedicação e trabalho duro. Mas você consegue! É um dos campos mais fascinantes e íntimos da ciência em que nós humanos podemos estar envolvidos.

A antropologia é um estudo crucial para entender o mundo em que vivemos, o mundo que estamos preparando e o futuro de nossas próximas gerações. Tudo se une. Usar o conhecimento antropológico para trabalhar e aplicá-lo às necessidades e experiências modernas é chamado de “Antropologia Aplicada”, um dos subcampos menores que ainda temos que discutir.

A Antropologia Aplicada está usando o que aprendemos de qualquer um dos quatro subcampos, e usá-lo para tarefas cotidianas é o nosso mundo moderno. Por exemplo, anteriormente eu mencionei marketing. Bem, vamos dar um segundo. O que faz um bom comerciante? Eles precisam conhecer seu produto e saber quem são seus clientes e para que estão tentando vender seus itens. Eles precisam ter uma compreensão básica de com quem estão falando. Como, é claro, eles não podem verificar todos os espectadores, há pontos-chave em que aqueles que estudam humanos sabem que somos todos muito semelhantes. Os profissionais de marketing capitalizarão o que sabem sobre humanos, o que venderá ou atrairá a atenção de certas populações de pessoas. Saber como as pessoas trabalham é um talento que pode ser aprendido pelo estudo da Antropologia.

Todos os campos da medicina são antropólogos treinados, talvez não aqueles que cavam trincheiras, mas eles tiveram que dominar o lado biológico da humanidade e devem entender o que machucará ou prejudicará uma pessoa. Eles também devem saber como uma pessoa funciona, talvez não mentalmente, mas fisicamente. Se você é um psicólogo, você também é um antropólogo, estudando a mente humana e como ela foi construída e funciona. Tudo isso é Antropologia. É incrível quando alguém se senta e percebe todas as coisas que realmente se encaixam sob o enorme guarda-chuva de “O que é antropologia?”

Uau, então o que aprendemos? Um grande negócio se você me perguntar! Tiramos o termo “Antropologia” do passado antiquado do qual todos o conhecíamos, tiramos dos museus e sítios de escavação e mostramos que muitas coisas, profissões e carreiras no mundo cotidiano “normal” são, na verdade, Antropologicamente relacionado! De intérpretes e tradutores a professores de inglês e psicólogos, todos esses campos se enquadram nos subcampos da Antropologia. Muitos de vocês podem se chamar antropólogos quando não tinham ideia do fato!

Agora, é claro, o próximo curso de ação para aqueles que estão realmente interessados no campo seria perseguir seus interesses em humanos, aprender e compartilhar o que puder! Há um mundo inteiro lá fora para explorar! Vá lá e nunca pare de aprender!

“O propósito da Antropologia é tornar o mundo seguro para as diferenças humanas”

Rute Benedito.

Fontes:

Associação Americana de Antropologia. (nd). O que é Antropologia?
Sapiens.org. (nd). O que é Antropologia
UC Davis. (nd). O que é Antropologia?

quinta-feira, 24 de fevereiro de 2022

A primavera foi a estação em que os dinossauros morreram, sugerem fósseis de peixes antigos

Asteroide que matou dinossauros atingiu na primavera do Hemisfério Norte

23 de fevereiro de 2022
11h05
Por Tess Joosse

Uma reconstrução da onda Seiche surgindo no rio Tanis com esférulas de impacto chovendo — Quando um asteróide atingiu perto da Península de Yucatán, no México, há 66 milhões de anos, animais tão distantes quanto a atual Dakota do Norte foram mortos minutos após o impacto. Joshua Knüppe

Em um dia de primavera, há 66 milhões de anos, enquanto flores desabrochavam e filhotes de pássaros chocavam no que hoje é Dakota do Norte, uma bola de fogo cruzou o céu e destruiu quase três quartos da vida na Terra. É o que diz um novo estudo de alta resolução de ossos de peixes fossilizados, que identifica a estação da extinção em massa do Cretáceo-Paleogeno até a primavera do Hemisfério Norte.

“É incrível que este seja um evento que aconteceu 66 milhões de anos atrás, e estamos falando sobre a temporada”, diz Kenneth Lacovara, paleontólogo da Universidade Rowan que não esteve envolvido com o artigo. “É um grau notável de resolução.”

Quando atingiu a Península de Yucatán, no México, o asteroide de 10 quilômetros jogou detritos na atmosfera e literalmente sacudiu a Terra. Gases e rochas encheram o ar, dando início a um inverno nuclear e levando à extinção de 75% das espécies da Terra, incluindo todos os dinossauros não-aviários.

Algumas criaturas morreram no dia em que o asteróide atingiu. Em um local chamado Tanis, na atual Dakota do Norte (a mais de 3.500 quilômetros de onde o asteroide atingiu), uma onda semelhante a um tsunami chamada seiche saiu de um rio e varreu toda a vida em seu caminho, depositando sedimentos, árvores e carcaças de animais em uma pilha desordenada. Agora, os paleontólogos estão analisando a pilha de ossos antigos congelados entre troncos de árvores do Cretáceo e pilhas de rochas. “[O local] parecia incrivelmente violento, como um acidente de carro”, diz Melanie Durante, paleontóloga da Universidade de Uppsala e principal autora do novo artigo, que visitou Tanis em 2017.

Durante não fez parte da descoberta de Tanis, o que gerou polêmica depois que um artigo no The New Yorker revelou detalhes sobre a descoberta que não foram incluídos no primeiro trabalho de pesquisa , divulgado vários dias depois no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). Desde então, a equipe que descobriu Tanis divulgou mais dados em artigos subsequentes e em reuniões científicas. “É um local realmente notável que captura essa pequena janela de tempo imediatamente após o impacto”, diz James Witts, paleontólogo da Universidade de Bristol que visitou Tanis.

O PNAS descreveu minúsculas partículas de vidro presas nas brânquias de peixes fossilizados. Essas esférulas se formaram a partir de rochas que foram lançadas no ar pelo impacto, cristalizaram e choveram 15 a 30 minutos após o impacto do asteroide. A presença deles nas brânquias dos peixes sugere que os animais morreram logo após a catástrofe, diz Lacovara.

Durante ficou “espantada” quando soube dos peixes em 2017. Ela procurou os pesquisadores que descobriram o local e eles a convidaram para a Dakota do Norte para escavar seis peixes acipenseriformes, filtradores intimamente relacionados aos esturjões modernos. Ela trouxe seis dos fósseis de volta para a Europa, onde ela e seus colegas usaram poderosos raios-x de um síncrotron para obter imagens dos ossos de peixe. Eles examinaram finas camadas de células ósseas nas barbatanas dos peixes, cuja espessura marca a chegada de diferentes estações. As camadas engrossavam a cada primavera, cresciam de forma robusta no verão e diminuíam no outono e no inverno, explica Durante.

Os pesquisadores também mediram o carbono isotópico incorporado nas espinhas do peixe. Nos meses mais quentes, os peixes comiam zooplâncton fotossintetizante, rico em carbono-13. As camadas de mola dos ossos das barbatanas foram mais enriquecidas com o isótopo, explica Durante. Tanto os padrões de crescimento quanto os dados de isótopos sugerem que todos os seis peixes morreram na primavera , relatam os pesquisadores hoje na Nature .

Essa descoberta se encaixa com pesquisas anteriores publicadas por membros da equipe de descoberta de Tanis. Camadas de crescimento e proporções de isótopos de carbono-oxigênio em outros fósseis de peixes sugeriram que os peixes morreram no “final da primavera ou verão” , escreveram no Scientific Reports em dezembro de 2021. nível celular - permitindo que os cientistas identifiquem a estação com mais precisão. O novo artigo apresenta “boas evidências” de que os peixes morreram no início de sua estação de crescimento, logo após a colisão do asteroide, diz Lacovara.

Kay Behrensmeyer, paleontóloga de vertebrados do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsonian, concorda. “Eles estabeleceram um padrão muito bom” para datar e analisar fósseis de Tanis, diz ela. Ela observa que esse nível de análise requer um enterro rápido e catastrófico, o que é relativamente raro no registro fóssil. “Não há muitos sites como este”, acrescenta Witts.

Embora nunca haja um bom momento para um asteroide atingir a Terra, Durante e sua equipe postulam que um impacto na primavera teria sido o pior cenário para os animais no Hemisfério Norte. Eles estariam passando o tempo fora e se reproduzindo, enquanto os animais que se preparam para hibernar no Hemisfério Sul, então em seu outono, poderiam ter uma chance melhor de sobreviver.

“É claro que a extinção é mais do que apenas o impacto, e ninguém sabe quanto tempo durou o inverno nuclear que se seguiu”, diz During. “Mas se você não sobreviveu ao primeiro golpe, então você não estava por perto para lutar contra o frio.”

terça-feira, 22 de fevereiro de 2022

Humanos na Europa milhares de anos antes do pensamento!

Do documentário “Primeiros Povos” da BBC

Por Marcus Cabral

Descoberto em 1967, o esqueleto Omo 1 é conhecido por ser nosso ancestral mais antigo, pelo menos de nossa espécie. Pertencente ao H. sapiens, moderno de fato, este raro olhar em nossa própria história profunda foi e continua sendo um achado extraordinário! Descoberto pelo famoso e agora falecido paleoantropólogo Richard Leakey e equipe perto da cidade de Kibish, no sul da Etiópia. Imediatamente, ficou aparente a importância dessas descobertas, mas a idade delas permaneceria um mistério até o início desta semana.

Originalmente datado usando conchas de moluscos encontrados com os restos mortais, o esqueleto foi datado em cerca de 130 ka. Ficou claro que, devido às características morfológicas do crânio, esse espécime pertencia à nossa espécie, atribuindo um queixo proeminente e testa alta, não havia como confundir com um Homo sapiens moderno. Esses restos foram considerados os mais antigos restos anatomicamente modernos até 2017, quando o crânio de Jebel Irhoud foi datado de cerca de 300.00 anos atrás.

Pesquisadores como o Dr. Chris Stringer, no entanto, sugerem que o crânio marroquino é um H. sapiens arcaico, portanto ainda pertencente à nossa espécie e nossa linhagem direta, mas ainda possuindo certas características encontradas em hominídeos anteriores que foram alterados em nossa espécie. genoma não seja tão aparente hoje.

Em 2005, o crânio Omo 1 foi relacionado usando novas tecnologias disponíveis na época a uma idade muito mais avançada de 195 kya, ainda muito aquém dos 300.000 anos do espécime de Jebel Irhoud, mas isso ainda atrasa as origens de nossa espécie. dezenas de milhares de anos.

Agora, um novo estudo publicado na Nature mostra uma nova datação da formação de tufos Kibish, que foi estabelecida por uma erupção maciça do vulcão Shala do Rift Etíope, que colocou uma camada de sedimentos dos restos mortais há 233.000 anos.

Estendendo a idade do Omo 1 por mais 36 mil anos! Isso mostra que nossa espécie, como está hoje, era muito mais longa e mais profunda em nossa história compartilhada do que se acreditava inicialmente. Deixando menos tempo para ocorrer a transição do Arcaico para o Moderno, mas é claro que é possível que características diferentes sejam apenas aparentes em determinados ambientes, pois é fundamental ter em mente que os fósseis marroquinos são do norte da África e esses fósseis são do Este de África. Conhecemos a variação que ocorre nas pessoas modernas, então só podemos supor com segurança que haveria uma variação morfológica igual, se não mais, entre os ambientes há milênios.

As novas descobertas são importantes porque estabelecem uma idade mais precisa para as origens de nossa espécie, e isso pode levar a melhores insights sobre nossas origens, tanto biológica quanto culturalmente. Os fósseis de Omo, pelo menos aqueles designados para pertencer ao Omo 1, são até agora os AMH mais antigos encontrados no mundo, no que sabemos ser a nossa casa, o grande continente africano. O que o futuro reserva e se Omo 1 tem ou não mais segredos para revelar só pode ser dito pelo futuro e pela pesquisa contínua e dedicada.

Lembre-se, sempre há mais para aprender!

Os humanos modernos entraram na Europa milhares de anos antes do esperado!

por Marcus V. Cabral

Desde que as pessoas existem, nos perguntamos de onde viemos. É uma curiosidade inata que a maioria de nós compartilha em algum nível. Seja perguntando de onde vieram nossos avós, sua cultura e que língua eles falam. Ou talvez esteja se perguntando a qual tribo pertence uma família afro-americana.

Todos nós nos perguntamos, e todos temos o potencial de explorar e descobrir, da melhor maneira possível, responder a essas perguntas. Mas a Paleoantropologia, o estudo da humanidade antiga, é um dos campos mais rápidos em STEM hoje. Com novas descobertas o tempo todo, cada uma acrescentando novas peças, e às vezes até reescrevendo o que entendemos sobre nossa própria evolução e desenvolvimento.

A maioria dos cientistas concorda que nossa espécie Homo sapiens evoluiu na África, 2-300.000 kya. A dispersão de nossa espécie é uma série de eventos difíceis de explicar e observar, mas que deixam vestígios a serem descobertos. Nossa espécie não foi a primeira a sair da África, essa coroa pertence ao Homo erectus, um de nossos ancestrais distantes, que deixou a África por volta de 1,5 milhões de anos. Eles viajaram para o Levante, Ásia e para o sul da Ásia. No entanto, não há evidências deles na Europa, apesar de seu grande alcance.

O que temos na Europa, no entanto, e mais abundantemente, são os neandertais. Seus ancestrais, que compartilhamos em comum, viveram cerca de 800.000 kya. Em algum ponto próximo dali, divergimos e uma parte de nós ficou na África, desenvolvendo ainda mais nosso próprio caminho por lá. A outra parte da população saiu da África, através do Oriente Médio, na Ásia, Europa e em grande parte do mundo. Eles especiaram algumas vezes, agora sabemos de Denisovans, H. Hiedelbergensis, Neanderthals, H. antecessor e, claro, no último estágio, humanos modernos.

Os períodos em que todas essas migrações ocorreram é algo que é altamente contestado e é um ponto-chave para muitos cientistas que se concentram e se especializam em datação por radiocarbono, como um amigo da WOPA, Dr. Tom Higham, que esteve envolvido com este estudo.

A importância deste novo artigo não é mostrar que os humanos migraram para a Europa, sabemos disso, mas o que é novo é há quanto tempo eles o fizeram. Podemos assumir com segurança agora que não houve um único evento “Fora da África”, um termo que muitas vezes é usado incorretamente, pois o Dr. Chris Stringer prefere o termo Origens Africanas Recentes para esta hipótese sobre como os humanos povoaram o mundo.

A ideia básica é que entre cerca de 60-90 kya AMH passou por múltiplas migrações para fora da África e para várias partes da Ásia Europa Austrália e, eventualmente, até mesmo para o novo mundo há 23 mil anos!

Em uma caverna no sul da França, Grotte Mandrin, descobriu-se que os humanos modernos, também conhecidos como Homo sapiens sapiens , ocupavam esse abrigo há 56.800 anos! Isso é cerca de 10 mil anos atrás do que se acreditava inicialmente. Este artigo é baseado em evidências de um dente que foi descoberto em uma das camadas mais profundas do sedimento da caverna.

A caverna teve uma ocupação de neandertais nos últimos 100.000 anos, mas sabe-se que os humanos modernos também ocuparam a caverna de tempos em tempos. Mas não sabíamos que eles estavam aqui tão cedo. Acredita-se que a camada em que o dente foi encontrado mostre a ocupação dos humanos modernos por cerca de 40 anos, por volta de 56.800 e 51.700 anos atrás. É daí que vem o dente, e foi facilmente atribuído ao AMH. “Esta não foi uma câmera de caçadores-coletores de curto prazo, mas uma tentativa de colonização da Europa”, principal autor e diretor de escavações na caverna nos últimos 24 anos; Ludovic Silmak, da Universidade de Toulouse-Jean Jaurés, na França, junto com seus colegas.

Isso é importante e implica algumas coisas importantes. Em primeiro lugar, mostra que as migrações para fora da África podem ser mais complicadas e datam de mais tempo na história do que acreditávamos. E, como mencionado no estudo, isso não limita há quanto tempo os humanos modernos estavam na Europa. Isso só mostra o que sabemos até agora. Mas isso significa que os humanos estiveram ao redor dos neandertais por um período mais longo do que acreditávamos.

Estar perto de neandertais por mais dez mil anos teria nos dado períodos mais longos de mistura, permitindo que humanos europeus, que podem ter migrado de volta para a África, traços de DNA neandertal, por menores que sejam. Mas isso explicaria os 2-4% de DNA neandertal encontrado nos europeus modernos.

Outro aspecto fascinante do estudo, que mostra a importância de ter um período mais longo com os neandertais, é que parece que houve um cruzamento de tecnologia ou informação em algum nível. O estudo detalha que ferramentas de sílex foram descobertas entre os sedimentos que vieram de dentro de 100 km da caverna, mas apenas um conhecimento íntimo da paisagem teria permitido a colheita de tais recursos, possivelmente sugerindo que os neandertais transferiram essa informação para humanos modernos posteriores. que moravam na caverna.

segunda-feira, 21 de fevereiro de 2022

Um modo de polinização provável antes das angiospermas: escorpiões euro-asiáticos e proboscídeos longos

Dong Ren Conrad C. Labandeira Jorge A. Santiago-Blay Alexandr Rasnitsyn ChungKun Shih Alexei Bashkuev M. Amelia V. Logan Carol L. Hotton e David Dilcher Informações e Afiliações dos Autores

Polinizadores Perdidos

A ascensão das angiospermas no Cretáceo Inferior (cerca de 140 milhões de anos atrás) foi acompanhada pela coevolução de uma variedade de insetos, incluindo moscas, abelhas e vespas necessárias para a polinização. Ren et ai. (p. 840 ; veja a Perspectiva de Ollerton e Coulthard ) mostram que três famílias de escorpiões já haviam desenvolvido peças bucais especializadas para se alimentar do néctar de gimnospermas, já no Jurássico Médio (~170 milhões de anos atrás). A diversidade e especialização desses insetos e estruturas de plantas relacionadas sugerem que eles também estavam envolvidos na polinização. Essas famílias morreram mais tarde no Cretáceo, quando as angiospermas começaram a dominar.

Resumo

As estruturas da cabeça e da boca de 11 espécies de escorpiões da Eurásia representam três famílias extintas e intimamente relacionadas durante um intervalo de 62 milhões de anos do final do Jurássico Médio ao final do Cretáceo Inferior. Esses táxons tinham probóscides alongados, sifonados (tubulares) e se alimentavam de secreções ovulares de gimnospermas extintas. Cinco potenciais taxa de plantas hospedeiras ovulares co-ocorrem com esses insetos: uma semente de samambaia, conífera, ginkgoopsid, pentoxilalean e gnetalean. A presença de taxa de scorpionfly sugere que probóscides sifonados alimentados com gotas de polinização de gimnospermas e provavelmente envolvidos em mutualismos de polinização com gimnospermas durante o mesozóico, muito antes da coevolução semelhante e independente de moscas, mariposas e besouros que se alimentam de néctar em angiospermas. Todas as três famílias de scorpionfly foram extintas durante o Cretáceo Inferior, coincidente com a mudança global de gimnosperma para angiosperma.

sábado, 19 de fevereiro de 2022

A desestabilização do manto oxidado profundo levou ao Grande Evento de Oxidação

Craig O'Neill https://orcid.org/0000-0002-6034-1881 e Sonja Aulbach

Science Advances • 18 de fevereiro de 2022 • Vol 8 , Edição 7 • DOI: 10.1126/sciadv.abg1626

Resumo

O aumento dos níveis atmosféricos de O ₂em ~ 2,4 Ga foi impulsionado por uma mudança entre fontes crescentes e sumidouros de oxigênio em declínio. Aqui, compilamos evidências recentes de que o manto mostra um aumento significativo no estado de oxidação levando ao Grande Evento de Oxidação (GOE), ligado à lenta mistura ascendente de uma camada oxidada primordial profunda. Simulamos esse cenário implementando um novo modelo reológico para este material viscoso enriquecido com bridgmanita e demonstramos a mistura lenta do manto em simulações do manto da Terra primitiva. A eventual homogeneização desta camada pode levar ~2 Ga, de acordo com o tempo do deslocamento redox do manto observado, e resultaria no aumento da oxidação do manto superior de >1 log( f O ₂) unidade. Tal mudança alteraria o estado redox dos produtos de desgaseificação vulcânica para espécies mais oxidadas, removendo um grande sumidouro de O ₂e permitindo que os níveis de oxigênio subissem em ~ 2,4 Ga.

INTRODUÇÃO

atmosférico ₂foi uma das maiores transições da história da Terra, alterando a mineralogia da superfície, transformando a biota em espécies mais resistentes ao oxigênio e facilitando a diversificação dos eucariotos ( 1 , 2 ). No entanto, o que causou o maior aumento de O ₂há 2,4 bilhões de anos (Ga) - conhecido como o Grande Evento de Oxidação (GOE) - permanece controverso. Uma infinidade de mecanismos tem sido sugerida ( 3 – 6 ). Particularmente intrigante é a defasagem entre o aparecimento, com base em proxies geoquímicos, de baixos níveis (“whiffs”) de O ₂durante pelo menos dois Eventos de Oxidação Arqueano e de produtores biológicos de O ₂em 3,5 Ga ou antes, e o GOE em ca . 2,4 Ga ( 7 ). Durante este tempo, evidências geológicas sugerem um ambiente geralmente anóxico, com pirita detrítica e uraninita superficial comum, e formações ferríferas bandadas indicativas de altas concentrações de Fe(II) dissolvido nos oceanos ( 2 , 8 ). Parte da solução para esse paradoxo pode estar em mudanças nos sumidouros disponíveis para O atmosférico ₂, particularmente mudanças no estado redox dos gases vulcânicos que são um sumidouro significativo de O ₂( 1 , 9 ).

O estado redox dos gases vulcânicos em fundidos derivados do manto é definido pelo da fonte do manto. Em contraste com as descobertas anteriores [por exemplo, ( 10 , 11 )], trabalhos recentes com foco em conjuntos de amostras cuidadosamente examinados, bem caracterizados e geograficamente amplamente distribuídos, abrangendo idades de ca. 3,5 Ga para recente, documentou mudanças resolúvel em f O ₂sobre o GOE, com um aumento médio de ~ 1,3 f O ₂unidades logarítmicas ( Fig. 1 ). Esta descoberta, embora debatida, é baseada em dois tipos de amostra diferentes (comatitos e xenólitos eclogíticos) e duas abordagens diferentes [particionamento do elemento redox-sensível V entre olivina e komatiito fundidos ( 12 , 13 ) e modelagem direta de V/Sc em fusão picrítica ( 14 , 15 )]. Os dados (incluindo valores discrepantes) exibem uma mudança estatisticamente significativa sobre o limite de 2,4 Ga: Um teste Kolmogorov-Smirnov de duas amostras realizado nas populações de dados >2,4 e <2,4 Ga retorna uma P estatística ⁻⁵, muito menor do que P = 0,01 e, portanto, as duas populações são estatisticamente diferentes com uma confiança de 99%. A magnitude do ƒO ₂mudança é suficiente para explicar o GOE ( 9 ), e seu andamento demonstrou também explicar o tempo do GOE ( 16 , 17 ). No entanto, as causas subjacentes para a mudança secular postulada do manto ƒO ₂e seu momento permanecem obscuros.

Fig. 1 . Mudanças documentadas no manto *faialita* O ₂-magnetita-quartzo (ΔFMQ).

A mudança observada no estado redox do manto pode ser impulsionada pela subducção do material oxidado da superfície ou pela mistura do manto oxidado profundo 3-5 ) . ( Um mecanismo de subducção requer a reciclagem de componentes oxidados da superfície, necessitando de uma atmosfera oxigenada existente devido, por exemplo, ao soterramento de carbono orgânico ou perda de H para o espaço ( 2 , 18 ). No entanto, o aumento no manto antecede O ₂a oxigenação da superfície, e a reciclagem do material oxidado da superfície levaria muito tempo (da ordem de bilhões de anos) para efetuar mudanças no manto ( 19 ) pelo GOE. O segundo mecanismo implica uma camada profunda do manto oxidado. Acredita-se que tal camada tenha se formado durante o estágio oceânico de magma da Terra, devido à desproporção de FeO durante a formação de bridgmanita e perda de Fe ⁰para o núcleo ( 20 ). Este mecanismo é favorecido pelo deslocamento redox do manto ( 13 , 15 ). O desafio para o mecanismo do manto oxidado profundo é o tempo; o reservatório se forma em um oceano de magma da Terra primitiva e ainda não se manifesta como uma mudança redox atmosférica até 2 Ga mais tarde. A convecção arqueana pode ter sido misturada lentamente devido à transição de fase bridgmanita ( 21 ), retardo no resfriamento oceânico do magma basal ( 22 ), ou taxas tectônicas lentas ( 23 ). Esse momento é a questão que abordamos quantitativamente aqui, implementando um novo modelo reológico dependente de composição para o manto inferior.

A desproporção de FeO para criar uma camada oxidada aumenta implicitamente a quantidade de bridgmanita na camada; seguindo Williams et al. ( 24 ), a reação simplificada prossegue como

3 Fe 2 + O + Al 2 O 3 = 2 Fe 3 + AlO 3 + Fe 0 (silicato) (Mg, Fe) (Si, Al) O 3 perovskita (metal)

(1)

Bridgmanita [(Mg,Fe)SiO ₃] é o principal mineral no manto inferior atual (~79%), seguido por ferropericlase/magnesiowüstite [(Fe,Mg)O]. A reação de desproporção mostrada na Eq. 1 esgotará o manto de FeO e aumentará a concentração de ³⁺bridgmanita contendo ⁰perdido para o núcleo no estágio oceânico de magma.

Variações no conjunto mineral afetam a densidade e a viscosidade e, portanto, diminuem o fluxo do manto. Gu et ai. ( 5 ) sugeriram que um material do manto inferior reduzido pode conter Al ₂O ₃e ser até 1,5% mais denso do que o manto oxidado, resultando em - problematicamente - rápida mistura precoce. No entanto, a bridgmanita é aproximadamente três ordens de magnitude mais forte que a ferropericlase ( 25 ), e variar a proporção desses minerais terá um grande efeito na viscosidade do manto. Ballmer et ai. ( 26 ) usaram variações de viscosidade simples impostas para argumentar a favor de domínios enriquecidos com bridgmanita de vida longa no manto inferior. Aqui, desenvolvemos essa ideia construindo um modelo de viscosidade do manto inferior autoconsistente, com base na física mineral restrita de bridgmanita e ferropericlase, e integramos isso com um modelo de mistura para calcular a viscosidade efetiva.

RESULTADOS

Adotando a abordagem de Yamazaki e Karato ( 25 ), usamos curvas solidus refinadas e restrições de física mineral atualizadas, para construir perfis de difusão para bridgmanita e ferropericlase, e usamos uma suposição de escala homóloga para calcular a viscosidade (consulte a seção S3 para detalhes). Em seguida, aplicamos leis de mistura restritas ao laboratório para calcular a viscosidade efetiva desse compósito com profundidade. Nossos resultados são mostrados na Fig. 2 .

Fig. 2 . Perfis de viscosidade homólogos calculados para bridgmanita [(Mg,Fe)SiO ₃] e ferropericlase/magnesiowuestita [(Mg,Fe)O].
A variação na viscosidade para esses minerais é superior a cinco ordens de magnitude no manto inferior. Mostramos os perfis de viscosidade efetivos (linhas tracejadas) para misturas de (direita para esquerda) 5, 10, 15, 20, 25 e 30% MgO, respectivamente. A torção nos perfis é devido a uma transição de spin de ferro documentada na mistura ferropericlásio/magnesiowuestita (onde MgO é 75% e FeO é 25%). As curvas de viscosidade observadas de Forte e Mitrovica ( 34 ) e Rudolph *et al.* ( 35 ) (o último modelo foi para Vs para fator de conversão de densidade R = 0,4, e graus harmônicos esféricos l = 2 a 3), com base em rebote glacial e restrições geóides, que documentam características semelhantes, também são mostrados.

Implementamos este modelo de viscosidade no código de convecção da comunidade Aspect ( 27 ) e exploramos a variação nas taxas de mistura de uma camada oxidada enriquecida com bridgmanita sob condições da Terra primitiva ( Fig. 3 ). As taxas de mistura na Terra primitiva foram sugeridas como sensíveis ao vigor convectivo, ou número de Rayleigh, do sistema, bem como ao estado tectônico. Para abranger essas sensibilidades, desenvolvemos condições iniciais equilibradas em diferentes momentos do início da história da Terra (4,5, 3,5 e 2,5 Ga), sob uma variedade de cenários tectônicos (velocidades médias de superfície de 0, 1 e 10 vezes os movimentos das placas presentes). Também variamos a espessura da camada enriquecida com bridgmanita (0 a 500 km), seu teor de bridgmanita (70 a 100%), a nitidez da transição composicional para o manto de fundo e o expoente da lei de mistura (que rege a suavidade do manto de fundo). mudanças de viscosidade com % de bridgmanite; detalhes para esses modelos são fornecidos nos Materiais Suplementares). Essa abordagem nos permite desenvolver experimentos controlados para determinar taxas de mistura sob condições relevantes para a Terra primitiva, com as ressalvas de que não estamos desenvolvendo modelos específicos de história da Terra e as taxas de mistura são conservadoras com base nas condições iniciais maduras. Os resultados para as taxas de mistura calculadas são mostrados em Fig. 4 .

Fig. 3 . Evolução da composição do manto ao longo do tempo para dois modelos de convecção do manto.
A linha superior ( A a C ) mostra 300 Ma de evolução do modelo para uma simulação com manto passivo, ou seja, a camada enriquecida com bridgmanita tem a mesma viscosidade do restante do manto. A segunda linha ( D a F ) mostra um modelo com uma camada de bridgmanita inicial, profunda e altamente viscosa, que se mistura mais lentamente e não atingiu o equilíbrio em 300 Ma. O estado térmico inicial é importado de uma simulação anterior (4,5 Ga/v = 0 caso; fig. S5), que equilibrou nestas condições. Concentrações equivalentes de bridgmanita (F) atingem 95% na camada enriquecida, que se nivela no manto de fundo (Bdg = 79%; observe que a barra de cores da condição inicial agora mostra o domínio do modelo). O manto superior é modelado por uma reologia de olivina, mas rastreamos Fe ³⁺/ΣFe como concentrações equivalentes de bridgmanita nos domínios enriquecidos. A distinção composicional é rastreada ao longo de todo o manto, mas afeta apenas o manto inferior reologicamente como um contraste modal de bridgmanita.

Fig. 4 . Evolução das tendências de mistura simuladas ao longo do tempo.
( A ) Curvas de mistura simuladas de dois modelos ( Fig. 3 ) mostrando inversões da camada inicial e tendências de mistura exponencial de longo prazo, sem aumento de viscosidade de bridgmanita (simulação passiva 2) ou um aumento na viscosidade com teor de bridgmanita (simulação 1) . As taxas médias de mistura são calculadas usando o ajuste de curva paramétrica de curvas exponenciais. ( B ) Taxas de mistura calculadas para uma variedade de modelos com diferentes estados e propriedades térmicas, escalas de velocidade de superfície (escala V, o multiplicador de velocidade nos movimentos da placa de superfície), enriquecimento de bridgmanita na camada oxidada e expoente da lei de mistura (consulte a eq. S5 ). A região sombreada em cinza claro encapsula a região de incerteza de nossos modelos; a linha tracejada central escura é uma curva através dos máximos de estimativa de densidade do kernel em cada tempo, ±1 SEM (preenchimento escuro). A caixa magenta é a taxa de mistura média inferida exigida pelo GOE em 2,4 Ga. Um conjunto de nossos modelos com alta viscosidade da camada de bridgmanita e condições térmicas moderadas satisfaz essa restrição de mistura. ( C ) Evolução do manto superior Δlog( f O ₂), calculado a partir das curvas de mistura delimitantes de cinza em (B). O tempo do GOE (vermelho) e o desvio do manto Δlog( f O ₂) inferido a partir de restrições geológicas ( Fig. 1 ) também são plotados. Nossas taxas de mistura de melhor estimativa calculadas a partir do conjunto de modelagem satisfazem as restrições Δlog( f O ₂) observadas e o início atrasado do GOE.

Para cada simulação, calculamos a taxa média de mistura da camada bridgmanita ao longo de sua evolução. O registro geológico sugere uma mudança geral f O ₂de ~ 1,3 ΔFMQ (fayalita-magnetita-quartzo) unidades logarítmicas ao longo da transição, mais do que suficiente para alterar a composição de voláteis vulcânicos para conduzir o GOE ( 9 ). Para avaliar o tempo necessário para aumentar a fugacidade média de oxigênio do manto superior em ~ 1,0 a 1,5 unidades log em cada simulação, avaliamos a mistura de material enriquecido com bridgmanita como um proxy para Fe ³⁺/ΣFe. Para isso, calculamos Fe ³⁺/ΣFe para a composição do nosso manto usando a abordagem de Williams et al. ( 24 ) (ver seção S8) e aplicou o método de Kress e Carmichael ( 28 ) para calcular a diferença em f O ₂do Fe ³⁺/Fe ²⁺. Considerando que a bridgmanita atual, constituindo ~79% do manto inferior, tem um Fe ³⁺/ΣFe de ~0,37 ( 3 , 24 ), isso implica que uma variação de 10% na abundância relativa da bridgmanita altera o log( f O ₂) por ~0,8. O intervalo total de Δlog( f O ₂) sobre nossos reservatórios primitivos (intervalo de 74 a 100% bridgmanite) é ~2,034.

A mistura de uma camada enriquecida com bridgmanita ( Fig. 3 ) ocorre em duas etapas: primeiro, a ruptura catastrófica da camada intacta, geralmente por plumas do manto, e segundo, a mistura progressiva desse material arrastado no manto. A concentração do reservatório oxidado no manto superior na fase de mistura progressiva geralmente segue uma relação logarítmica ao longo do tempo, e as taxas de mistura mostradas na Fig. 4 são uma média daquela acima de 2 Ga. As simulações realizadas em diferentes tempos mostrados tiveram diferentes condições, assim como simulações com diferentes velocidades superficiais, parte da razão para taxas de mistura moderadas nos casos de velocidade superficial rápida. As simulações também mostram uma queda significativa na taxa de mistura com o aumento do teor de bridgmanita da camada oxidada, o que torna a camada mais viscosa e resistente à mistura ( Fig. 2 ). A variação do expoente de mistura em nosso modelo, de −0,05 a −0,2, tem um efeito significativo; números mais negativos dão uma maior variação na viscosidade com o teor de bridgmanite e, portanto, mais estabilidade, e são mais apropriados para sistemas de contraste de grande viscosidade. 29 ).

A mudança mais significativa na taxa de mistura é a evolução do estado térmico do manto. Baixa produção de calor e temperaturas centrais em modelos de idades mais jovens resultam em números Rayleigh mais baixos e, portanto, mistura menos vigorosa. A partir de nossos cálculos, desenvolvemos curvas de taxa de mistura que encapsulam a faixa de respostas de mistura simuladas e seu decaimento ao longo do tempo e da incerteza, e integramos esses limites para calcular a proporção de manto oxidado e, portanto, Fe ³⁺/ΣFe e f O ₂. Isto é mostrado na Fig. 4C , que documenta o deslocamento no manto superior log( O2 ) _fcalculado para estas curvas de mistura. As curvas de mistura do limite inferior são capazes de replicar o tempo atrasado do GOE e a mudança no estado de oxidação do manto através desse limite.

DISCUSSÃO

Nossos resultados sugerem que a mistura de uma camada de bridgmanita altamente viscosa, oxidada e enriquecida pode ter impulsionado o GOE. Isso foi acompanhado por uma mudança secular no manto ƒO ₂de > 1 unidade logarítmica ( 12 – 15 ), suficiente para explicar a magnitude e o momento da oxigenação atmosférica ( 9 , 16 ). A história específica da transição provavelmente foi prolongada ( 7 ), e outros fatores podem ter contribuído. Por exemplo, a tectônica de placas é muito mais eficiente na mistura de longo prazo de reservatórios geoquímicos, e seu início pode ter promovido a desestabilização de um reservatório do manto profundo ( 3 , 23 ). Uma pausa na atividade vulcânica global em torno de 2,45 a 2,2 Ga ( 30 , 31 ), acompanhada por uma diminuição na desgaseificação vulcânica, pode ter resultado na perda de um dreno de oxigênio significativo, permitindo o aumento do O ₂durante o GOE. A grande mudança do vulcanismo principalmente submarino antes de 2,5 Ga para o vulcanismo predominantemente subaéreo, que geralmente é mais oxidante, no Proterozóico ( 32 ) pode ter reduzido ainda mais o sumidouro de gás vulcânico para O atmosférico ₂, deixando-o subir. Conforme discutido em ( 7 ), mudanças rápidas no O ₂, como o GOE, podem ocorrer quando os pontos de inflexão são cruzados, mesmo quando as mudanças de direção são graduais.

O GOE em 2,4 Ga parecia ter sido precedido por um longo aumento no manto de O ₂. Esta tendência reflete a mistura de um reservatório de manto oxidado profundo, que mudou a composição dos produtos de desgaseificação vulcânicos de redutores para mais oxidantes, permitindo que os níveis de oxigênio aumentassem. Tal camada teria sido enriquecida em bridgmanita, em relação ao manto ambiente, e nossos modelos reológicos e de convecção demonstram longos tempos de atraso no processamento deste material e elevação do manto superior de O ₂. O cenário é potencialmente testável; longos tempos de mistura foram inferidos anteriormente a partir da persistência de assinaturas anômalas de isótopos radiogênicos de vida curta no registro magmático que foram criados na história mais antiga da Terra ( 33 ), e o derretimento do manto superior enriquecido com enstatita tem implicações geoquímicas. O longo atraso na mistura de uma camada rica em bridgmanita oxidada pode explicar o longo atraso entre a oxidação ambiental de baixo nível começando em 2,8 e possivelmente até 3,8 Ga ( 7 ) e o eventual aumento do oxigênio atmosférico em 2,4 Ga.

MATERIAIS E MÉTODOS

Os conjuntos de dados utilizados neste trabalho estão publicados em ( 12 – 15 ). As simulações de convecção do manto apresentadas aqui foram desenvolvidas usando o código aberto da comunidade Aspect ( 27 ), que resolve as equações de convecção para conservação de massa, momento e energia, com a última incorporando aquecimento de cisalhamento, aquecimento adiabático e fontes de aquecimento radioativo em decomposição. Nossa geometria é um plano axissimétrico bidimensional e usamos o refinamento de malha adaptativa da malha computacional para resolver áreas de grandes gradientes de temperatura e limites externos próximos (por exemplo, a superfície), e nossa resolução nas camadas limite térmicas é de ~ 12 km .

Nossa reologia segue uma forma de Arrhenius para olivina no manto superior, e desenvolvemos uma abordagem de escala homóloga para bridgmanita e magnesiuwuestita no manto inferior. Para este último, a viscosidade do manto η é determinada a partir da difusão efetiva D _effe pela relação

1 η = 𝐴 Ω 𝑅𝑇 𝐷 eff 𝐺 2

(2)

Aqui, A e Ω são determinados experimentalmente, R é a constante do gás, G é o tamanho do grão e T é a temperatura. A própria difusão efetiva está relacionada com a curva de fusão do manto via

𝐷 (𝑃, 𝑇) = 𝐷 0 exp [- 𝑔 𝑇 𝑚 ( 𝑃 ) 𝑇]

(3)

Aqui, D ₀e g são, novamente, determinados experimentalmente para minerais individuais, e T _m( P )/ T é a razão entre o manto solidus e a temperatura real do manto, para diferentes pressões ( P ). Nossos valores para bridgmanita e magnesiowuestita no manto inferior são fornecidos na seção S3, assim como detalhes do solidus utilizado.

A mistura de bridgmanite e magnesiowuestite é determinada usando a relação de ( 29 ). Aqui, a viscosidade efetiva é dada como

η eff = (ϕ w η 𝐽 w + ϕ s η 𝐽 s) 1 𝐽 /

(4)

Aqui, os subscritos w e s referem-se às fases fraca e forte, respectivamente; ϕ é a fração de volume da fase; e η é a viscosidade. J é um parâmetro empírico, que, para um modelo tradicional de Voigt (tensão uniforme entre fases), seria J = 1,0 ou J = −1,0 para um modelo de Reuss (tensão uniforme entre fases). Adotamos J = −0,15 como padrão.

Codificamos nossa abordagem como um módulo para Aspect, e a fonte está disponível em github.org . Detalhes completos da implementação, bem como condições iniciais e de contorno, estão disponíveis nos Materiais Suplementares.

Para calcular f O ₂devido à composição da bridgmanita, em um sistema fechado constituído apenas de bridgmanita e ferropericlásio-magnesiowüstita (Mg,FeO), adotamos a abordagem de Kress e Carmichael ( 28 ) para estimar diferenças relativas de f O ₂, devido variando os teores de bridgmanita. Kress e Carmichael ( 28 ) apresentam a relação

ln (χ Fe 2 O 3 χ FeO) = 𝑎 . ln (𝑓 O 2) + 𝑏 𝑇 + 𝑐 + \sum 𝑖 𝑑 𝑖 χ 𝑖

(5)

Esta equação assume a pressão atmosférica, e a , b , c e d _isão calibrados experimentalmente. A soma é sobre os principais componentes do óxido (aqui, apenas FeO é considerado). Se assumirmos a fusão em lote a temperaturas constantes, então podemos calcular a diferença em f O ₂usando mudanças no volume de Fe ₂O ₃e FeO em nosso conjunto inicial de dois minerais. Neste caso, podemos usar

∆ ln (χ Fe 2 O 3 χ FeO) = 𝑎 . ∆ ln (𝑓 O 2) + 𝑑 ∆ χ FeO

(6)

Kress e Carmichael ( 28 ) dão a = 0,196 e d _FeO= -1,828. Outros parâmetros, benchmarking e aplicações são descritos na seção S8.

Agradecimentos

Revisões críticas de H. Williams, A. Anbar, J. Wade e dois revisores anônimos levaram a melhorias substanciais.

Financiamento: C.O'N. foi apoiado pelo ARC DP210102196 e reconhece o apoio de colegas do extinto Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade Macquarie. SA foi apoiado pela Fundação Alemã de Pesquisa sob a concessão DFG AU356/11.

Contribuições dos autores: C.O'N. concebeu o estudo, realizou a modelagem numérica e redigiu o manuscrito. SA forneceu dados, análise e contribuições para o rascunho inicial e o manuscrito final.

Interesses concorrentes: Os autores declaram que não têm interesses concorrentes.

Disponibilidade de dados e materiais: Todos os dados necessários para avaliar as conclusões do artigo estão presentes no artigo, nos Materiais Suplementares e nas fontes referenciadas. O código-fonte está disponível em https://doi.org/10.5281/zenodo.5520115 .

Materiais Complementares

Este arquivo PDF inclui:

Seções S1 a S8

Figs. S1 a S13

Tabelas S1 a S10

Referências

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REFERÊNCIAS E NOTAS

DC Catling, em Tratado de Geoquímica , HD Holland, KK Turekian, Eds. (Elsevier, ed. 2, 2014), vol. 6, pp. 177–195; http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.01307-3 .