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segunda-feira, 26 de maio de 2025

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Como a maior erupção vulcânica da história da humanidade mudou o mundo

Leia sobre o vulcão que alguns acreditam que quase eliminou os humanos do planeta

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Lago Toba e Caldeira de Toba em Sumatra, Indonésia. Missão de Topografia por Radar do Ônibus Espacial (SRTM) da NASA

Nossa história começa em um dia muito ruim, cerca de 74.000 anos atrás. O planeta estava começando a sair de uma de suas eras glaciais mais recentes, embora nos trópicos tenha havido pouca mudança no clima entre os episódios glaciais da Era Glacial e os episódios interglaciais mais quentes. 

Uma ampla gama de mamíferos do final da Era Glacial habitou o mundo, incluindo rinocerontes-lanosos e mamutes nas regiões frias da Eurásia, juntamente com enormes bisões, veados gigantes, cavalos selvagens e uma variedade de mamíferos menores. Leões gigantes, tigres-dentes-de-sabre e ursos enormes se alimentavam dessas grandes presas.

As pessoas viviam em muitas partes do Velho Mundo naquela época, mas ainda não haviam chegado à Austrália ou às Américas. A maior parte da população humana era composta por membros arcaicos de nossa espécie, Homo sapiens , que apareceu pela primeira vez no sul da África há cerca de 100.000 a 300.000 anos. Há 74.000 anos, essas pessoas se espalharam para fora da África e podem ter ocupado grande parte da Ásia, bem como partes do sudeste da Europa. 

 

No entanto, a Europa ainda era dominada por outra espécie humana, os neandertais, que se adaptaram à vida na borda da camada de gelo do norte. Em contraste com o Homo sapiens arcaico , os neandertais tinham uma constituição mais baixa, mais robusta e mais musculosa, e membros mais curtos, um tipo de corpo adequado para atacar presas grandes e adaptado para reduzir a perda de calor no clima frio. Nos confins da Ásia, os humanos antigos se espalharam para muitas das ilhas da atual Indonésia e Malásia. Em uma agora conhecida como Flores, a leste de Java e Bali, eles evoluíram para uma espécie anã, Homo floresiensis . Agora apelidados de “hobbits”, essas pessoas tinham apenas cerca de 90 cm de altura, mais baixas do que qualquer pigmeu adulto moderno (dado o pequeno tamanho do cérebro, alguns antropólogos questionam se eles estão mesmo em nosso gênero, Homo ). Flores faz parte do arquipélago (incluindo Sumatra, Java e muitas ilhas menores do Arquipélago Malaio) que compõe a maior parte da Indonésia moderna. Essas ilhas são constituídas inteiramente por vulcões, tanto ativos quanto antigos e adormecidos. Seu clima é tropical e sua floresta é densa. Tanta vegetação cresce no rico solo vulcânico que, muitas vezes, é difícil reconhecer sinais de vulcões ali.

A cerca de 1.930 quilômetros a noroeste de Flores, no norte de Sumatra, existem inúmeros vulcões que entraram em erupção nos últimos milhões de anos. Naquele dia terrível em questão, um vulcão em particular, agora conhecido como Monte Toba, estava ativo há muito tempo. Ele havia se expandido gradualmente até atingir quase 910 metros acima da selva. Ao redor dessa cúpula monstruosa, rachaduras se formaram. Fontes termais e fumarolas expeliam vapor com cheiro de ovo podre devido ao enxofre presente na mistura. Terremotos, grandes e pequenos, abalaram toda a ilha de Sumatra por um ano antes que o Monte Toba começasse a lançar algumas pequenas erupções de vapor e cinzas que cobriam a selva circundante. Essas erupções provavelmente eram aterrorizantes para os animais e pessoas locais, mas logo foram esquecidas assim que se acalmaram. Após alguns anos de chuvas tropicais e da selva em rápido crescimento, o manto de cinzas havia desaparecido. No entanto, recentemente, a frequência de erupções menores, que liberavam vapor e cinzas, começou a aumentar. Logo, as encostas do vulcão ficaram áridas e rochosas, enquanto cinzas incandescentes e bolas de pedra-pomes escaldantes queimavam toda a selva próxima.

When Humans Nearly Vanished: The Catastrophic Explosion of the Toba Volcano

A fascinante história real da explosão do supervulcão do Monte Toba — a maior erupção da Terra nos últimos 28 milhões de anos — e seu impacto duradouro na Terra e na evolução humana.

Este era o estado das coisas quando aquele dia fatal, há cerca de 74.000 anos, amanheceu. Os eventos realmente começaram a acontecer quando a enorme cúpula ribombou com uma vibração profunda que abalou toda Sumatra. Jatos de vapor e cinzas dispararam um após o outro do cume. Então veio uma explosão mais alta do que qualquer som já ouvido pela humanidade em toda a sua evolução. Para efeito de comparação, quando o vulcão Krakatau (ou Krakatoa), também na Indonésia, entrou em erupção em 1883, ele criou um estrondo sônico que pôde ser ouvido a 8.000 quilômetros de distância e que deu a volta ao mundo sete vezes. Essa explosão, 5.000 vezes mais poderosa que a explosão da bomba nuclear de Hiroshima, foi a maior explosão ouvida nos últimos tempos. No entanto, a erupção do Monte Toba liberou a energia de um milhão de toneladas de explosivos, 40 vezes maior do que a maior bomba de hidrogênio que os humanos já construíram, mais de 1.000 vezes mais poderosa do que o Krakatoa e 3.000 vezes mais poderosa do que a erupção do Monte Santa Helena em 1980. Portanto, o estrondo sônico do Toba deve ter sido ensurdecedor para animais e pessoas por muitos quilômetros ao redor e deve ter ricocheteado na Terra repetidamente, superando qualquer outro som produzido na Terra nos 28 milhões de anos anteriores.

Após a explosão, uma gigantesca nuvem de cinzas quentes em forma de cogumelo subiu milhares de metros na estratosfera. Enquanto isso, cinzas e gases superaquecidos, com temperaturas de até 910 °C, fluíram pelas encostas da montanha em nuvens gigantescas e turbulentas, viajando a até 320 km/h. Elas incineraram tudo na selva por muitos quilômetros. Uma densa camada de cinzas e pedra-pomes cobriu não apenas Sumatra, mas também a maioria das ilhas próximas, causando morte e devastação onde quer que se instalasse. A queda de cinzas também se espalhou pelo sul da Ásia, deixando um depósito espesso até mesmo na Índia, a mais de 2.900 km de distância. A camada de cinzas na Índia tinha, em média, cerca de 15 cm de espessura; nos anos seguintes à erupção, ela se misturou com outras camadas e se moveu encosta abaixo, formando depósitos secundários de cinzas com vários metros de espessura (como aconteceu na erupção do Monte Santa Helena em 1980).

As chuvas tropicais transformaram as cinzas em lama com a textura de cimento úmido, o que transformou rios e trilhas em pântanos intransitáveis ​​e derrubou galhos de árvores e, às vezes, até árvores inteiras sob seu peso. Pequenas cabanas também provavelmente foram esmagadas sob milhares de quilos de cinza úmida. Os níveis do mar estavam mais baixos naquela época, mas é provável que um tsunami desencadeado pela atividade sísmica associada à erupção tivesse matado muitas pessoas que viviam ao longo da costa. As pessoas e os animais da selva encontraram seu mundo em completa ruína, e a maioria dos sobreviventes locais deve ter morrido de fome logo em seguida, enquanto outros morreram por inalar cinzas secas e empoeiradas. Partículas de cinza vulcânica são cacos microscópicos de vidro e cortam o interior dos pulmões, que cicatrizam e depois entopem com fluido.

Esses foram os efeitos sobre a vida nas selvas a poucos milhares de quilômetros do vulcão em erupção. Mas áreas além da queda de cinzas mais densa também foram afetadas. Nuvens se espalharam pelo mundo, deixando um manto de cinzas no fundo do oceano em muitos lugares a milhares de quilômetros da erupção. O vulcão expeliu cerca de 11 bilhões de toneladas de ácido sulfúrico e 6,6 milhões de toneladas de dióxido de enxofre, que se combinaram com a água na atmosfera para formar ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico foi devastador para a vida em muitas partes do globo e pode ser detectado até mesmo na camada de gelo da Groenlândia.

O impacto de maior alcance da erupção, no entanto, foi causado pelos 1.920 quilômetros cúbicos de partículas de detritos vulcânicos do tamanho de poeira que foram injetadas na estratosfera, a mais de 9,6 quilômetros acima do nível do mar. Nessa altitude, elas foram captadas pela corrente de jato, e logo uma pluma de cinzas começou a circular o mundo. Quando algo assim acontece, a quantidade de luz solar que atinge o nosso planeta é reduzida, resultando em um resfriamento anormal. Quando o Krakatoa entrou em erupção em 1883, o enorme volume de cinzas que foi lançado na estratosfera bloqueou a luz solar, e as temperaturas médias globais caíram cerca de 2°C a 4°C por mais de um ano. Os padrões climáticos foram erráticos por anos, e as temperaturas só voltaram ao normal em 1888. O céu ficou escurecido, até mesmo escurecido, por meses após a erupção, e a grande quantidade de material particulado na estratosfera mudou de cor, produzindo, por exemplo, espetaculares pores do sol vermelho-alaranjados, como o retratado em O Grito (1893), de Edvard Munch. Como Munch escreveu em seu diário em 22 de janeiro de 1892: "De repente, o céu ficou vermelho-sangue... Fiquei ali tremendo de medo e senti um grito sem fim percorrendo a natureza." Efeitos atmosféricos raros, incluindo uma lua azul literal, um anel do bispo (um tênue halo marrom ao redor do sol) e luz roxa vulcânica ao crepúsculo, também foram vistos ao redor do mundo.

Sessenta e oito anos antes, quando o Monte Tambora (também na Indonésia) entrou em erupção em 1815, ele injetou tanta poeira na estratosfera que os padrões climáticos da Terra mudaram. Como as cinzas bloquearam a luz solar, o resfriamento resultante levou a perdas de safra, fome de gado e doenças generalizadas (incluindo uma epidemia de tifo) e fome em populações humanas ao redor do mundo. O seguinte "Ano sem Verão" (1816) viu meses de verão frios, escuros e chuvosos na América do Norte e na Eurásia: mesmo em junho, nevou em Nova York, Nova Inglaterra e muitas cidades europeias. Naquele mês, Percy e Mary Shelley estavam hospedados na vila de Lord Byron perto do Lago Genebra, na Suíça, e eles contaram um ao outro histórias de terror gótico para passar as longas horas passadas em ambientes fechados. Aquele verão úmido e sombrio inspirou Mary Shelley a escrever Frankenstein , ou O Prometeu Moderno .

A erupção do Toba, há cerca de 74.000 anos, foi mil vezes maior que a do Tambora ou do Krakatoa. Não desencadeou apenas um ano sem verão ou uma curta onda de frio que durou vários anos: as temperaturas globais caíram de 5°C a 9°C, para uma média mundial de apenas 60°C após três anos, e levaram uma década inteira para se recuperar aos níveis pré-erupção. A linha das árvores e a linha da neve caíram 3.000 metros abaixo de onde estão hoje, tornando a maioria das altitudes elevadas inabitáveis. Núcleos de gelo da Groenlândia mostram evidências desse resfriamento drástico em cinzas aprisionadas e bolhas de ar antigas.

What happened to people and animals during this terrible time? As we shall see in the rest of this book, many geneticists and archaeologists believe that the Toba catastrophe nearly wiped out the human race; afterward, they argue, only about 1,000 to 10,000 breeding pairs of people survived worldwide. Supporting this idea are both geologic evidence of Toba’s size and atmospheric effects and indications of a human genetic bottleneck that happened around the time of the eruption. A genetic bottleneck occurs when the number of individuals in a population drops so low that its genetic diversity is greatly reduced, and all descendants of that population carry the rare genes of the handful of survivors.

Vários estudos encontraram gargalos com tempo semelhante nos genes de piolhos humanos e da bactéria intestinal Helicobacter pylori , que causa úlceras; de acordo com os relógios moleculares desses organismos, que mostram quanto tempo se passou desde que uma alteração genética ocorreu, ambos os gargalos remontam à época de Toba. Os relógios moleculares de vários outros animais, incluindo tigres e pandas, indicam que eles também passaram por um gargalo nessa época. Em suma, Toba foi a maior erupção desde que os humanos modernos surgiram na Terra e quase exterminou completamente as pessoas, juntamente com muitos outros animais.

A erupção do Toba foi uma das maiores catástrofes geológicas que já atingiram o nosso planeta. Foi maior do que qualquer erupção vulcânica nos últimos 28 milhões de anos e centenas a milhares de vezes maior do que erupções posteriores, como a do Tambora, a do Krakatoa e a do Monte Santa Helena. O Toba pode até ter sido um desastre na mesma escala daquele que exterminou os dinossauros e muitas outras criaturas há 65 milhões de anos, e pode ter tido efeitos semelhantes a outros eventos de extinção em massa na história do nosso planeta.

No entanto, a incrível história da erupção do Toba e suas consequências é algo que poucas pessoas (e até mesmo poucos cientistas) ouviram. Somente no final da década de 1990 os pesquisadores perceberam que a catástrofe havia ocorrido; naquele momento, muitos cientistas, trabalhando em diversos tipos de problemas em geologia, genética e outras áreas, acabaram reconhecendo que estavam todos descobrindo evidências do mesmo grande desastre. A história da descoberta do Toba é de surpresa, acaso e controvérsia constante.

Leia mais em When Humans Nearly Vanished , disponível na Smithsonian Books. Visite o site da Smithsonian Books para saber mais sobre suas publicações e uma lista completa de títulos.

Trecho de Quando os humanos quase desapareceram: a explosão catastrófica do vulcão Toba   © 2018 por Donald R. Prothero

segunda-feira, 1 de julho de 2024

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Uma 'trilobita Pompeia': fósseis perfeitamente preservados de antigas criaturas marinhas encontradas enterradas em cinzas vulcânicas

Se você já visitou a galeria de fósseis de um museu de história natural - ou sua loja de presentes - provavelmente já viu restos de corpos blindados (ou exoesqueletos ) de um grupo extinto de animais chamados trilobitas . Esses antigos artrópodes marinhos viveram nos oceanos do mundo entre 521 milhões e 252 milhões de anos atrás.

Foto de fóssil de trilobita semelhante a um inseto impresso em pedra.
Um fóssil típico de trilobita, mostrando o exoesqueleto duro bem preservado, mas sem partes moles. John Paterson

Sabemos muito sobre a diversidade, os estilos de vida e a evolução destes icónicos de invertebrados fósseis . Mais de 22.000 espécies de trilobitas foram nomeadas.

Isto ocorre em grande parte porque o exoesqueleto trilobita era feito de um mineral chamado calcita , que fossilizava com muita facilidade. No entanto, os fósseis que mostram partes moles do corpo destas criaturas, como as antenas e as pernas que andam, são muito mais raros . Mesmo quando estas características foram encontradas, elas podem estar obscurecidas pelo achatamento ou parcialmente escondidas pelos sedimentos.

Num novo estudo, publicado hoje na Science , documentamos uma notável descoberta de trilobitas marroquinas preservadas em cinzas vulcânicas, representando os exemplos anatomicamente mais completos alguma vez encontrados. Esses novos exemplares preservam não apenas as antenas e as pernas que andam, mas também as estruturas bucais e até todo o sistema digestivo em três dimensões.

Uma Pompeia paleontológica

Os novos fósseis de trilobitas têm idade cambriana (cerca de 509 milhões de anos) e são preservados como moldes tridimensionais não distorcidos dentro de finas cinzas vulcânicas, não muito diferentes dos corpos humanos sepultados em Pompéia , na Itália, pela erupção do Vesúvio em 79 dC.

Escaneamos os espécimes com raios X para revelar e reconstruir a anatomia requintada em alta resolução, até as mais ínfimas cerdas (menos de um décimo de milímetro de comprimento) nas pernas que andam.

Imagens mostrando a anatomia de um trilobita.
Reconstruções do trilobita Protolenus ( Hupeolenus ) sp., mostrando a vista de cima (esquerda) e de baixo (direita), incluindo as antenas e pernas ambulantes, e outras estruturas de tecidos moles. Arnaud Mazurier/John Paterson

Pode parecer altamente improvável encontrar fósseis preservados em cinzas vulcânicas, especialmente nos seus tecidos moles. Mas, ironicamente, é a natureza violenta das erupções que ajuda neste estilo de preservação excepcional.

Erupções explosivas, especificamente um tipo denominado fluxos piroclásticos , produzem nuvens de cinzas de alta velocidade que podem cobrir vastas áreas, incluindo ambientes marinhos, num período de tempo muito curto. Tal evento teria rapidamente soterrado estes trilobitas, que viviam em águas rasas perto da costa, com as cinzas vulcânicas rapidamente moldando e cimentando os animais no lugar.

Ilustração de trilobitas em águas rasas com uma erupção vulcânica iminente ao fundo.
Uma reconstrução artística dos trilobitas que habitavam um ambiente marinho de águas rasas momentos antes de serem rapidamente engolfados por um fluxo piroclástico de uma erupção vulcânica que ocorreu há mais de 500 milhões de anos. Katrina Kenny

Este sepultamento deve ter sido quase instantâneo, pois também encontramos pequenos animais que se alimentam de filtros, chamados braquiópodes, ligados a estes trilobitas em posições que teriam ocupado em vida, capturando uma relação simbiótica “congelada” no tempo.


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Trilobitas tentadores

A nossa descoberta revelou características até então desconhecidas nos trilobitas.

Por exemplo, os novos fósseis mostram um sofisticado aparelho de alimentação. Em particular, o primeiro par de apêndices da cabeça atrás das antenas possui o que poderia ser descrito como “colheres espinhosas”, usadas para mastigar e colocar alimentos na boca. Anexadas a essas “colheres espinhosas” estão estruturas semelhantes a antenas que podem ter atuado como receptores de sabor ou sensores de toque.


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Uma amostra (veja abaixo) também revela todo o sistema digestivo, começando com a abertura da boca, levando a um esôfago, que então se estende até um estômago aumentado em forma de J conectado a um intestino longo que percorre toda a extensão do corpo.

Existe também uma estrutura chamada labrum , uma espécie de lábio carnudo associado à boca que faz parte da câmara oral onde os alimentos são processados.

Curiosamente, há muito se supõe que o labrum exista em trilobitas, mas nunca foi observado em fósseis. Esta descoberta agora nos ajuda a entender melhor como os aparelhos bucais dos artrópodes evoluíram entre formas vivas e extintas.

Uma reconstrução digital da anatomia dos trilobitas.
Uma vista lateral de Protolenus ( Hupeolenus ) sp., destacando o labrum (vermelho) onde está posicionada a boca, o hipóstomo (verde) que protege os órgãos da cabeça, e o sistema digestivo (azul). Arnaud Mazurier/John Paterson

Estes fósseis dão aos paleontólogos uma nova “imagem de pesquisa” para procurar tais características anatómicas em espécimes de trilobitas recentemente recolhidos, ou naqueles que já estão nas gavetas dos museus. Mas talvez mais importante ainda, esta descoberta destaca os depósitos de cinzas vulcânicas como fontes subexploradas de fósseis excepcionalmente preservados.

sexta-feira, 26 de janeiro de 2024

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Fontes de diamantes que irrompem do centro da Terra estão revelando a história perdida dos supercontinentes

Os diamantes surgem na superfície do planeta quando os supercontinentes se desintegram. Estudar essas joias brilhantes pode revelar segredos sobre a profunda história do nosso planeta. (Crédito da imagem: Rory McNicol para Live Science)

No crepúsculo do Cretáceo, há 86 milhões de anos, uma fissura vulcânica no que hoje é a África do Sul ganhou vida. Abaixo da superfície, o magma proveniente de centenas de quilômetros de profundidade disparou para cima tão rapidamente como um carro na autoestrada – se esse carro estivesse a atravessar rocha sólida – mastigando rochas e minerais e transportando-os para a superfície numa avalanche inversa.

A aparência disso na superfície se perdeu na história, mas pode ter sido tão dramática quanto a erupção do Monte Vesúvio. O que deixou para trás foi uma série de tubos cheios de rochas ígneas em forma de cenoura sob colinas brancas baixas e desgastadas pelo tempo.

Em 1869, a descoberta por um pastor de uma rocha enorme e brilhante na margem de um rio próximo catapultaria esta paisagem despretensiosa para a infâmia. A rocha era um enorme diamante que viria a ser conhecido como a Estrela de África, e as colinas brancas escondiam o que se tornaria a Mina Kimberley, o epicentro da corrida aos diamantes na África do Sul e possivelmente o maior buraco na Terra alguma vez escavado à mão.

Graças à Mina Kimberley, muitas vezes chamada de “The Big Hole”, as formações onde os diamantes são encontrados são agora conhecidas como kimberlitos. As formações estão espalhadas por todo o mundo, da Ucrânia à Sibéria e à Austrália Ocidental , mas são relativamente pequenas e raras. O que os torna especiais é que seus magmas vêm das profundezas. Ainda há dúvidas sobre a profundidade exata, mas sabe-se que surgem abaixo das bases dos continentes, na fronteira do manto quente e em convecção. Alguns podem originar-se ainda mais profundamente, na transição entre o manto superior e inferior.

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Em 1869, um pastor na África do Sul descobriu um diamante gigante nas colinas e nasceu a Mina Kimberley. Desde então, a mina foi fechada e o “grande buraco”, possivelmente o maior buraco já cavado à mão, está cheio de água. (Crédito da imagem: Hans Zúñiga Rojas via Getty Images)

Como tal, estes magmas exploram rochas muito profundas e muito antigas e interagem com outros processos que ocorrem apenas nas profundezas da Terra – nomeadamente, a formação de diamantes. Para cristalizar o carbono antigo em diamante duro e brilhante, é necessária uma grande pressão, por isso estas gemas formam-se pelo menos 150 quilômetros abaixo, nas camadas mais profundas da litosfera, o termo científico para a crosta e o manto superior relativamente rígido. Alguns, conhecidos como diamantes sublitosféricos, formam-se ainda mais profundamente, até cerca de 700 km. Os kimberlitos, nas suas viagens eruptivas até à superfície, capturam diamantes e arrastam-nos para a crosta superior, entregando-os relativamente ilesos e por vezes até contendo bolsas de fluido do próprio manto.

Os investigadores sabem há muito tempo que, à medida que as placas tectônicas se movem umas sobre as outras, arrastam o carbono da superfície para profundezas onde pode cristalizar-se em diamante. Agora, eles estão começando a perceber que o que desce deve (às vezes) subir, e que esse reaparecimento do carbono – agora comprimido em gemas brilhantes – também está ligado aos movimentos das placas tectônicas. Em particular, os diamantes parecem explodir quando os supercontinentes se desintegram.

"Embora estes sejam processos diferentes, juntos os diamantes e o kimberlito podem nos informar sobre o ciclo de vida dos tempos dos supercontinentes", disse Suzette Timmerman , geóloga da Universidade de Berna, na Suíça, que estuda diamantes.

Vindo à superfície

Ninguém jamais viu uma erupção de kimberlito em primeira mão. Houve muito poucas nos últimos 50 milhões de anos, e a erupção mais recente possível, nas colinas Igwisi, na Tanzânia, ocorreu há mais de 10 mil anos. Não só isso, mas o principal material do kimberlito, o mineral olivina, desaparece rapidamente na superfície, disse Hugo Olierook , pesquisador da Universidade Curtin, na Austrália.

Isso torna o estudo dos kimberlitos um desafio. Os cientistas estão perplexos, por exemplo, sobre a química da fonte original da rocha derretida no manto, bem como sobre como os kimberlitos conseguem perfurar os núcleos estáveis ​​do que os geocientistas chamam de "cratons" - as partes espessas do interior dos continentes que geralmente resistem à interrupção.

Vários estudos recentes estão esboçando uma nova explicação para por que isso acontece. A primeira pista é o tempo. Há muito se observa que os pulsos de atividade do kimberlito parecem corresponder ao momento aproximado da ruptura dos supercontinentes, disse Kelly Russell , vulcanologista da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá. Um estudo de 2018 liderado por Sebastian Tappe , geocientista da Universidade Ártica da Noruega, analisou globalmente esta coincidência de tempo e descobriu que: houve um aumento nas erupções de kimberlitos em torno da ruptura do supercontinente Nuna há cerca de 1,2 mil milhões de anos. há 1 bilhão de anos atrás.

Outro pulso ocorreu entre 600 milhões e 500 milhões de anos atrás, coincidindo com a ruptura do supercontinente Rodínia, de acordo com a pesquisa de 2018, seguido por um pulso menor entre 400 milhões e 350 milhões de anos atrás. Mas o período mais prolífico, responsável por 62,5% de todos os kimberlitos conhecidos, ocorreu entre 250 milhões e 50 milhões de anos atrás. Esse intervalo coincide com a dissolução do supercontinente Pangeia . Para alguns investigadores, isto sugere que os ciclos dos supercontinentes são cruciais para as erupções dos kimberlitos.

“A divisão desses continentes é fundamental para extrair esses diamantes dessas profundezas profundas”, disse Olierook ao WordsSideKick.com.

Olierook e a sua equipa analisaram recentemente as idades de diamantes cor-de-rosa incomuns de uma formação no oeste da Austrália e descobriram que provavelmente vieram à superfície há cerca de 1,3 mil milhões de anos, dentro da janela de ruptura de Nuna . A nova descoberta liga os diamantes à extensão da crosta continental, disse Olierook.

“São essas forças extensionais que permitem que esses pequenos bolsões de magma profundo cheguem ao topo”, disse ele.

A marcha dos kimberlitos 

Os kimberlitos se formam na base dos continentes e, à medida que sobem rapidamente, capturam diamantes formados mais profundamente e os arrastam para a superfície através de tubos de kimberlito. (Crédito da imagem: Rory McNicol para Live Science)

A questão complicada, porém, é como isso acontece. Para obter um kimberlito, existem dois ingredientes principais: rocha profunda e derretida, rica em fluidos, e uma ruptura continental que pode trazer esse derretimento à superfície. Ninguém sabe o que causa a formação do derretimento do kimberlito, mas a química dos kimberlitos é muito diferente daquela da rocha do manto a partir da qual ele derrete. Os kimberlitos também são ricos em voláteis, como água e dióxido de carbono, o que os torna tão flutuantes e de alta velocidade. Eles atravessam a crosta como champanhe passando por uma garrafa aberta, subindo a até 134 km/h. Para efeito de comparação, os magmas que fluem dos vulcões em lugares como o Havaí atingem um máximo de cerca de 21,7 km/h.

Um estudo de agosto de 2023 usou modelagem computacional para descobrir como os kimberlitos podem explodir no coração dos continentes . Os investigadores descobriram que o processo de rifteamento, no qual a crosta continental se separa, foi fundamental. O alongamento cria picos e vales tanto na superfície como na base do continente. Na base, essas bordas irregulares permitem que os materiais quentes do manto subam, e depois esfriem e caiam, criando redemoinhos. Esses redemoinhos misturam materiais da base dos continentes, formando os kimberlitos espumosos e flutuantes, que podem então disparar em direção à superfície, carregando quaisquer diamantes que possam encontrar ao subir.

Este processo começou exatamente onde o continente estava se dividindo, mas a modelagem mostrou que essas regiões irregulares de formação de redemoinhos desestabilizaram áreas vizinhas no cráton, criando a mesma dinâmica cada vez mais perto do interior continental. O resultado foi um padrão de erupções de kimberlitos começando perto da zona do rift, mas marchando gradualmente para áreas de crosta estável. Esta marcha lenta explica por que os pulsos de kimberlito não atingem o pico até um pouco depois do início de uma grande ruptura, disse Thomas Gernon , geólogo da Universidade de Southampton, no Reino Unido, que liderou o estudo.

“Você verá que esses picos de kimberlitos parecem acontecer depois que grandes supercontinentes se romperam”, disse ele. "Mas não é apenas uma coisa de um só golpe; é algo que pode durar muito tempo após a ruptura dos supercontinentes."


As instabilidades formam-se nas bordas dos continentes, mas migram em direção aos corações dos “cratões” ao longo de milhões de anos. (Crédito da imagem: Rory McNicol for Live Science, adaptado de Gernon et al, 2023.)

Os kimberlitos podem ser bastante comuns nas bases dos continentes, disse Tappe, cujo estudo de 2018 sobre kimberlitos e rupturas de supercontinentes chegou a conclusões semelhantes às de Gernon. Tappe e a sua equipa descobriram que estes derretimentos podem ter sido particularmente proeminentes durante a dissolução da Pangéia, porque o manto, que tem vindo a arrefecer lentamente desde a solidificação da Terra, atingiu a temperatura certa há cerca de 250 milhões de anos para dominar os derretimentos do tipo kimberlito. Antes desse período, as rochas daquela região podem ter sido demasiado quentes para obterem aquela combinação de material fundido e volátil que torna os kimberlitos tão eruptivos. Esta pode ser uma das razões pelas quais a maioria das minas de diamantes de kimberlito datam da dissolução da Pangéia.

Mensagens em um diamante

Como atestam as colinas brancas e opacas que outrora cobriram a Mina Kimberley, os próprios kimberlitos não podem dizer muito sobre o manto onde se originaram. Eles desaparecem em poucos anos, perdendo muito do que os torna interessantes em nível químico. No entanto, os diamantes transportados dentro dos kimberlitos são uma história diferente. Eles têm suas próprias histórias de formação que não coincidem com a formação do próprio magma kimberlito. Mas os seus encontros casuais a centenas de quilómetros abaixo da superfície significam que pedaços do manto que de outra forma nunca veriam a luz do dia podem chegar às mãos humanas.

Esses pedaços são bolsas microscópicas de fluido da época em que os diamantes se formaram. Muitas dessas “inclusões” datam de centenas de milhões de anos, enquanto alguns espécimes contam com idades na casa dos bilhões . Além disso, alguns desses diamantes formam-se muito profundamente no manto, de modo que certas pedras podem transportar materiais desde a fronteira entre o manto e o núcleo.

"Apenas em kimberlitos podemos ver amostras provenientes de 400 quilómetros [250 milhas], até 2.000 quilómetros [1.200 milhas]", disse Maya Kopylova, professora de exploração de diamantes na Universidade da Colúmbia Britânica. "Nenhum outro magma na Terra faz isso."

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O diamante bruto Cullinan, o maior diamante bruto com qualidade de gema conhecido, foi extraído da mina Kimberley em 1905. Diamantes como esses podem vir das profundezas da Terra e revelar bilhões de anos da história do planeta. (Crédito da imagem: Domínio Público)

Embora a erupção dos diamantes possa traçar uma história de ruptura de supercontinentes, a sua formação também pode fornecer uma pista sobre como os continentes se unem. Num estudo publicado em outubro de 2023 na revista Nature , Timmerman estudou diamantes do Brasil e da Guiné que se formaram entre 186 e 434 milhas de profundidade (300 a 700 km). Ao datar inclusões fluidas nos diamantes, Timmerman e os seus colegas estimaram que os diamantes se formaram há cerca de 650 milhões de anos, quando o supercontinente Gondwana estava a formar-se. Os diamantes provavelmente aderiram à base do continente e permaneceram lá por milênios até que Gondwana se desfez durante o período Cretáceo e os kimberlitos os trouxeram à superfície, disse Timmerman à WordsSideKick.com.

O que é importante sobre estes diamantes superprofundos, disse Timmerman, é que eles ajudam a explicar como os continentes crescem. Os supercontinentes são construídos quando a crosta oceânica passa por baixo da crosta continental. Este processo, denominado subducção, aproxima dois continentes em lados opostos de um oceano. Essa mesma subducção leva o carbono às profundezas, onde pode ser comprimido em diamante.

No manto, pedaços dessas placas em subducção podem tornar-se flutuantes e subir de volta, carregando consigo diamantes superprofundos, explicou Timmerman. Este material pode aderir às bases dos continentes durante milénios, ajudando-os a crescer a partir de baixo. Também pode explicar como os diamantes superprofundos pousam em um local onde um kimberlito pode capturá-los.

“Os diamantes profundos podem nos informar mais sobre os processos de subducção, convecção do manto, interações líquido-rocha e outros processos que acontecem abaixo da crosta durante os ciclos dos supercontinentes”, disse Timmerman.

Há muitas outras perguntas a serem respondidas, acrescentou ela. Por exemplo, os cientistas ainda não sabem como as placas subduzidas alteram as bases dos supercontinentes e se isso afeta quanto tempo dura um supercontinente antes de se romper. Outra questão em aberto é se este material crustal reciclado influencia quando e onde os magmas kimberlitos se formam.

Os diamantes antigos também podem nos contar sobre outros marcos na história caótica da Terra.

Alguns diamantes são forjados a partir do carbono que foi incorporado à Terra após sua formação, disse Olierook, enquanto outros se formam a partir do carbono da vida antiga, arrastado junto com placas de crosta subduzida. É possível saber qual processo formou os diamantes analisando a estrutura molecular do carbono nas inclusões de diamante. Estas inclusões podem, portanto, guardar segredos sobre números nebulosos na história da Terra, como quando começou a subducção generalizada ou quando a vida nos oceanos se tornou predominante.

Mas, para obter essas respostas, os pesquisadores precisarão descobrir melhor a idade dos diamantes. E eles precisarão de mais diamantes que sejam antigos e das profundezas mais profundas.

"Voltando no tempo, desde a ruptura mais recente do supercontinente até as anteriores", disse Olierook, "suspeito fortemente que ainda há muito a ser descoberto."