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domingo, 9 de junho de 2019

Como os fósseis se formam?

Aprenda com a curadora de paleontologia de vertebrados do Smithsonian, Anna K. Behrensmeyer, pioneira no estudo de como os restos orgânicos tornam-se fósseis

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Como partes de criaturas antigas, como este crânio fóssil de um herbívoro extinto, Miniochoerus de 33 milhões de anos atrás, conseguem sobreviver e acabam em uma exposição de museu? (Lucia RM Martino e James Di Loreto, NMNH)

De Anna K. Behrensmeyer

smithsonian.com
7 de junho de 2019

Este é o terceiro de uma série de cinco partes escrita por especialistas apresentados na nova exposição Hall of Fossils - Deep Time do Smithsonian, que será inaugurada em 8 de junho no National Museum of Natural History. A série completa pode ser encontrada visitando o nosso Relatório Especial de Tempo Profundo.

Ao contrário da crença popular, tornar-se um fóssil pode ser fácil e não difícil, e os fósseis podem ser abundantes em vez de raros. Tudo depende do que um organismo é feito, onde vive e morre, e o que acontece a seguir no processo poeira-pó - preservação ou reciclagem natural.

Uma boa dose de chance é jogada quando se trata de passar do mundo vivo para o registro fóssil. Como um colega meu disse uma vez, "A vida após a morte é arriscada". Por um longo tempo - sobrevivendo por milhões de anos e terminando em uma exposição de museu - geralmente pensamos que os restos de plantas e animais precisam ser petrificados, ou melhor, infundido com minerais que os tornam duros e duros para as idades.

Mas - e isso é uma surpresa para a maioria das pessoas - às vezes as partes mortas não precisam ser transformadas em pedra para durar quase sempre. Quando os mortos e os enterrados não se petrificam, existem outras maneiras de salvá-los da destruição e preservar partes de seus corpos com pouca mudança em vastas extensões de tempo geológico.

Ainda estamos descobrindo novas reviravoltas no caminho para a preservação bem-sucedida de fósseis. Tome plantas, por exemplo. Como todos sabem, as plantas são feitas de materiais suaves e fáceis de destruir. A madeira petrificada é um exemplo familiar de fossilização - pedaços de troncos de árvores se transformam em rochas super duras, mas ainda retêm anéis de crescimento e até mesmo estruturas celulares da árvore que já viveu. Como isso acontece?

Experimentos mostraram que quando uma árvore é enterrada em sedimentos úmidos com muita sílica dissolvida, a água carrega lentamente a sílica em pequenos espaços na madeira até que a madeira seja transformada em rocha. Mas isso não muda totalmente, porque algumas das partes orgânicas originais ainda estão presas ali, ajudando a preservar a estrutura microscópica da árvore. Elementos como ferro e manganês que entram com a água podem colorir a sílica, criando belos padrões de vermelho, marrom e preto, mas às vezes isso destrói os detalhes da estrutura amadeirada.

Outro bom exemplo de fossilização incompleta pode ser encontrado na nova exposição “Fossil Hall - Deep Time” no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian . É um pedaço de madeira que tem silicificado por fora, mas tem a madeira fibrosa original no interior.

Este incrível fóssil tem 14 milhões de anos. A parte externa da tora enterrada foi selada por sílica antes que o interior fosse afetado, preservando a madeira original em uma “caixa de rocha” livre de decomposição para as idades. Incrivelmente, se você esfregasse o dedo no meio da madeira interna, você poderia obter uma lasca, como na madeira moderna.

Os seres humanos e muitos outros organismos têm esqueletos que já são mineralizados, por isso, quando se trata de fossilização, isso dá a nós, animais ossudos, uma vantagem embutida sobre plantas, águas-vivas e cogumelos - para citar alguns de nossos companheiros terrestres de corpo mole e facilmente recicláveis.

Pense em todas as conchas que você viu na praia, nos recifes de corais rochosos, nos penhascos de giz branco de Dover, na Inglaterra. Todos são formados por biominerais - o que significa que os organismos os construíram enquanto estavam vivos, geralmente para força e proteção, e depois os deixaram para trás quando morreram.

Esses exemplos são todos feitos de carbonato de cálcio - note que eles contêm carbono - e seus bilhões de esqueletos foram responsáveis pela remoção de grandes quantidades de carbono da atmosfera em tempos passados.

Esqueletos de dinossauros podem obter toda a glória, mas os fósseis mais comuns na Terra são os minúsculos esqueletos de micro-organismos que vivem na água. Números incontáveis podem ser encontrados nas rochas antigas, expostas e expostas, que agora podem ser encontradas em terra ou ainda estão enterradas profundamente sob os oceanos.

Incredibly, if you rubbed your finger across the grain of the inner wood of this amazing 14-million-year-old fossil, <em> Pinophyta,</em> you could get a splinter, just like with modern lumber. — Incrivelmente, se você esfregasse o dedo no interior da madeira interna desse incrível fóssil de 14 milhões de anos, o *Pinophyta,* você poderia obter uma lasca, assim como a madeira moderna. (Lucia RM Martino, NMNH)

Os micro-esqueletos chovem para formar novas camadas de sedimentos no fundo do oceano hoje, assim como há milhões de anos.

A água ácida, ou mesmo a água fria, pode dissolver os minúsculos esqueletos de carbonato antes que eles atinjam o fundo. Após o enterro, as minúsculas conchas podem recristalizar ou dissolver-se, a menos que sejam protegidas por lama que bloqueie o fluxo de água, e as que sobrevivem como fósseis são altamente valiosas para os paleontologistas por causa de seus biominerais inalterados.

Este é um processo diferente do que acontece com a madeira petrificada, que é principalmente transformada em pedra. De fato, para microfósseis marinhos, é melhor que eles mudem o mínimo possível, porque esses pequenos esqueletos nos dizem como era o clima da Terra quando estavam vivos.

Sabemos que muitas micro conchas enterradas são imaculadas, o que significa que seus biominerals permaneceram inalterados ao longo de milhões de anos, então geoquímicos podem usá-los para reconstruir a química da água e a temperatura global no momento em que os micro-organismos morreram.

Um monte de ciência cuidadosa entrou em testes químicos que mostram quais minúsculas conchas estão inalteradas e, portanto, estão bem para inferir o clima passado e quais não são. Embora os chamemos fósseis porque são velhos e enterrados profundamente na rocha, muitos desses micro-esqueletos não foram alterados quando foram preservados no subsolo. Em vez disso, eles foram encapsulados em sedimentos lamosos, que foram transformados em pedras ao redor deles. As minúsculas partes internas das conchas também estão cheias de lama, impedindo que sejam esmagadas pelas pesadas camadas de rocha que selam seus túmulos.

Na maioria das vezes, esqueletos ósseos e partes de árvores não têm a chance de se tornarem fossilizados, porque muitos outros organismos correm para consumir seus nutrientes logo após morrerem.
Um amigo meu disse certa vez, de maneira ameaçadora: “Você nunca está tão vivo como quando está morto”. E é verdade. Micróbios, assim como insetos, infestam rapidamente animais mortos e plantas, e nós, humanos, consideramos isso bastante repugnante.
Mas esses decompositores só querem os pacotes saborosos de tecidos mortos e biominerals só para eles. É por isso que as carcaças começam a cheirar mal logo após a morte dos animais - os micróbios criam substâncias químicas nocivas que desencorajam os seres maiores a roubarem seus alimentos. O mesmo vale para plantas. Frutas e legumes logo se deterioram porque mofo e bactérias sabem como afastar outros consumidores em potencial. Quando jogamos um tomate podre no lixo - ou, de preferência, na pilha de compostagem - que deixa os micróbios fazerem as coisas - crescem, reproduzem e continuam perpetuando sua própria espécie.

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*Berybolcensis leptacanthurs,* esquilo (Lucia RM Martino, NMNH)

O que quer que escape das poderosas e muitas vezes fedorentas, as forças da reciclagem ecológica têm a chance de se tornar parte do registro fóssil. Os ossos de nossas feras fósseis favoritas no Deep Time Hall foram transformados em pedra pela adição de minerais em seus espaços de poros, mas (como acontece com a madeira petrificada), alguns dos biominerais originais geralmente ainda estão lá também. Quando você toca o úmero real (osso do antebraço) de um Brachiosaurus na nova exposição, você está se conectando com alguns dos biominerais do osso original da perna desse saurópode gigante que pisou no chão há 140 milhões de anos.
Como folhas de plantas, pólen e insetos se tornam fósseis é mais parecido com o que acontece com os microrganismos marinhos. Eles devem ser rapidamente enterrados em sedimentos que depois se transformam em rochas duras e protegem suas delicadas estruturas. Às vezes uma folha fóssil é tão bem preservada que pode literalmente ser retirada da rocha, parecendo algo do seu quintal, mesmo que estivesse viva há milhões de anos em uma floresta há muito perdida.

Assim, a linha de fundo na transformação de partes de animais e plantas em fósseis é que às vezes isso significa muita mudança e às vezes nem tanto. É bom ficar petrificado, mas estar envolto em rochas impenetráveis, alcatrão ou âmbar também funciona, e isso pode até preservar pedaços de DNA antigo também.

É uma sorte para nós que existem várias maneiras de formar fósseis, porque isso significa mais mensageiros do passado. Os fósseis nos contam histórias diferentes sobre a vida antiga na Terra - não apenas quem eram os animais e as plantas, e onde eles viviam, mas como eles eram preservados como os sobreviventes de sorte do Tempo Profundo.

Read more: https://www.smithsonianmag.com/smithsonian-institution/how-do-fossils-form-1-180972340/#kwZrlQ8ySCZ84e0e.99
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quinta-feira, 21 de fevereiro de 2019

Acidificação dos oceanos deve se intensificar nas próximas décadas

21 de fevereiro de 2019

Elton Alisson | Agência FAPESP – Considerado um dos fenômenos que mais afetam os oceanos atualmente, a acidificação oceânica só foi mencionada pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) em seu quinto relatório de avaliação (AR5), publicado em 2013 – o primeiro relatório é de 1990.

Acidificação dos oceanos deve se intensificar nas próximas décadas

Assunto deverá ganhar destaque no próximo relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, afirma pesquisador da Avaliação Mundial dos Oceanos da ONU que participa de Escola São Paulo de Ciência Avançada (foto: Marshall Arts Studio / Pixabay)

O órgão da ONU destaca no Sumário para formuladores de políticas públicas do AR5 que o oceano tem absorvido cerca de 30% do dióxido do carbono atmosférico (CO₂) emitido pela ação humana (antropogênico).

O aumento da concentração e da dissolução de CO₂ tem diminuído o pH da água superficial dos oceanos desde o início da era industrial e aumentado sua acidez, afirmaram os autores do relatório. A partir de então, a acidificação dos oceanos passou a integrar todos os cenários de mudanças futuras do clima do AR.

O tema deve ganhar ainda mais destaque no AR6 – previsto para ser finalizado em 2021 – e no Relatório Especial sobre o Oceano e a Criosfera em um Cenário de Mudanças Climáticas, que deve ser finalizado pelo IPCC em setembro de 2019, estimou Jake Rice, membro do grupo de especialistas da Avaliação Mundial dos Oceanos da ONU.

Especialista em ecologia e biologia marinha, conselheiro e cientista-chefe do Departamento de Pesca e Oceanos do Canadá, Rice é um dos pesquisadores convidados da São Paulo School of Advanced Science on Ocean Interdisciplinary Research and Governance. O evento, realizado pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP), com apoio da FAPESP, ocorre até 25 de agosto no Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP.

“Há uma confiança muito alta de que a acidificação dos oceanos tem aumentado e têm sido bastante documentado os efeitos desse fenômeno em organismos marinhos que dependem de carbonato de cálcio para seus processos de calcificação”, disse Rice.

“As séries temporais de observação dos oceanos, que permitiriam estimar a taxa e a trajetória desse fenômeno ao longo das últimas décadas, contudo, são muito curtas. As de acidez oceânica em águas costeiras, por exemplo, datam de pouco antes de 2005”, disse.

De acordo com o pesquisador, os modelos de sistemas terrestres projetam um aumento global na acidificação e diminuição no pH oceânico em todos os cenários de emissão e concentração de gases de efeito estufa, mas com grandes e incertas variações regionais e locais.

Os países em desenvolvimento e as pequenas ilhas dos trópicos, que dependem de recursos marinhos, serão os mais afetados diretamente ou indiretamente pelo fenômeno.

Os impactos negativos da acidificação oceânica devem variar de mudanças na fisiologia e comportamento dos organismos (como moluscos) e na dinâmica populacional e afetarão os ecossistemas marinhos (como os recifes de corais), durante séculos se as emissões de CO₂ continuarem no ritmo atual. Mas há uma série de outros impactos, muitos dos quais ainda não compreendidos, ponderou Rice.

“A acidificação dos oceanos ilustra vários dos desafios que temos enfrentado em ciência do oceano. É preciso mais dados que nos permitam estabelecer relações entre as propriedades físicas de sistemas dinâmicos, com impactos biológicos nos ecossistemas e na sociedade”, disse.

Na opinião do canadense, um dos fatores que tornam mais difícil fazer ciência dos oceanos em comparação com as ciências da terra é a maior facilidade em entender a dinâmica terrestre porque vivemos em terra. Dessa forma, é possível ver e analisar diretamente como o sistema terrestre funciona.

“Nossa compreensão do oceano precisa prestar mais atenção às evidências e menos à percepção de que é possível entendê-lo por analogia ou inferência do conhecimento sobre a terra e seus sistemas biofísicos”, disse Rice.

Mais informações sobre a São Paulo School of Advanced Science on Ocean Interdisciplinary Research and Governance: http://espca.fapesp.br/escola/72.

quinta-feira, 13 de dezembro de 2018

Palaeolithic cave art in Borneo

Naturevolume 564, 254–257 (2018) | Download Citation

Abstract

Figurative cave paintings from the Indonesian island of Sulawesi date to at least 35,000 years ago (ka) and hand-stencil art from the same region has a minimum date of 40 ka¹. Here we show that similar rock art was created during essentially the same time period on the adjacent island of Borneo.

Uranium-series analysis of calcium carbonate deposits that overlie a large reddish-orange figurative painting of an animal at Lubang Jeriji Saléh—a limestone cave in East Kalimantan, Indonesian Borneo—yielded a minimum date of 40 ka, which to our knowledge is currently the oldest date for figurative artwork from anywhere in the world. In addition, two reddish-orange-coloured hand stencils from the same site each yielded a minimum uranium-series date of 37.2 ka, and a third hand stencil of the same hue has a maximum date of 51.8 ka.

We also obtained uranium-series determinations for cave art motifs from Lubang Jeriji Saléh and three other East Kalimantan karst caves, which enable us to constrain the chronology of a distinct younger phase of Pleistocene rock art production in this region. Dark-purple hand stencils, some of which are decorated with intricate motifs, date to about 21–20 ka and a rare Pleistocene depiction of a human figure—also coloured dark purple—has a minimum date of 13.6 ka.

Our findings show that cave painting appeared in eastern Borneo between 52 and 40 ka and that a new style of parietal art arose during the Last Glacial Maximum. It is now evident that a major Palaeolithic cave art province existed in the eastern extremity of continental Eurasia and in adjacent Wallacea from at least 40 ka until the Last Glacial Maximum, which has implications for understanding how early rock art traditions emerged, developed and spread in Pleistocene Southeast Asia and further afield.

terça-feira, 23 de outubro de 2018

Calcita vs Aragonita

Pieces of calcite, blue aragonite, opal, sodalite

by Andrew Alden

Updated August 13, 2018

Você pode pensar no carbono como um elemento que na Terra é encontrado principalmente em coisas vivas (isto é, em matéria orgânica) ou na atmosfera como dióxido de carbono. Ambos os reservatórios geoquímicos são importantes, é claro, mas a grande maioria do carbono é bloqueada em minerais de carbonato. Estes são conduzidos pelo carbonato de cálcio, que toma duas formas minerais chamadas calcite e aragonite.

Calcium Carbonate Minerals in Rocks

Aragonita e calcita têm a mesma fórmula química, CaCO3, mas seus átomos são empilhados em diferentes configurações. Ou seja, eles são polimorfos. (Outro exemplo é o trio de cianita, andaluzita e silimanita.) A aragonita tem uma estrutura ortorrômbica e calcita, uma estrutura trigonal. Nossa galeria de minerais de carbonato abrange o básico de ambos os minerais do ponto de vista do rockhound: como identificá-los, onde eles são encontrados, algumas de suas peculiaridades.

A calcita é mais estável em geral do que a aragonita, embora, à medida que as temperaturas e as pressões mudam, um dos dois minerais possa se converter ao outro. Em condições de superfície, a aragonita se transforma espontaneamente em calcita ao longo do tempo geológico, mas em pressões mais altas, a aragonita, a mais densa das duas, é a estrutura preferida. Altas temperaturas trabalham a favor da calcita. À pressão de superfície, a aragonita não pode suportar temperaturas acima de cerca de 400 ° C por muito tempo. Rochas de alta pressão e baixa temperatura da fácies metamórfica do blueschist frequentemente contêm veias de aragonita em vez de calcita. O processo de voltar à calcita é lento o suficiente para que a aragonita possa persistir em um estado metaestável, semelhante ao diamante.

Às vezes um cristal de um mineral se converte ao outro mineral enquanto preserva sua forma original como um pseudomorfo: pode parecer um botão típico de calcita ou agulha de aragonita, mas o microscópio petrográfico mostra sua verdadeira natureza. Muitos geólogos, para a maioria dos propósitos, não precisam saber o polimorfo correto e apenas falar sobre "carbonato". Na maioria das vezes, o carbonato nas rochas é calcita.

Minerais de carbonato de cálcio na água

A química do carbonato de cálcio é mais complicada quando se trata de entender qual polimorfo irá cristalizar a partir da solução. Esse processo é comum na natureza, porque nenhum dos minerais é altamente solúvel, e a presença de dióxido de carbono dissolvido (CO2) na água os empurra para a precipitação.

Na água, o CO2 existe em equilíbrio com o íon bicarbonato, HCO3 + e ácido carbônico, H2CO3, todos altamente solúveis. Mudar o nível de CO2 afeta os níveis desses outros compostos, mas o CaCO3 no meio dessa cadeia química praticamente não tem escolha a não ser precipitar como um mineral que não pode se dissolver rapidamente e retornar à água. Este processo unidirecional é um dos principais impulsionadores do ciclo geológico do carbono.

Qual arranjo os íons de cálcio (Ca2 +) e íons de carbonato (CO32–) escolherão quando se juntarem ao CaCO3 depende das condições da água. Em água limpa e fresca (e no laboratório), a calcita predomina, especialmente em água fria. Formações de cavestone são geralmente calcita. Cimentos minerais em muitos calcários e outras rochas sedimentares são geralmente calcita. O oceano é o habitat mais importante no registro geológico, e a mineralização do carbonato de cálcio é uma parte importante da vida oceânica e da geoquímica marinha. O carbonato de cálcio vem diretamente da solução para formar camadas minerais nas minúsculas partículas redondas chamadas de ooids e para formar o cimento da lama do leito marinho. Qual mineral cristaliza, calcita ou aragonita, depende da química da água.

A água do mar está cheia de íons que competem com cálcio e carbonato. O magnésio (Mg2 +) se agarra à estrutura da calcita, retardando o crescimento da calcita e forçando-se na estrutura molecular da calcita, mas não interfere na aragonita. O íon sulfato (SO4–) também suprime o crescimento da calcita. Água mais quente e um suprimento maior de carbonato dissolvido favorecem a aragonita, encorajando-a a crescer mais rápido do que a calcita.

Mares de calcite e aragonite

Essas coisas importam para os seres vivos que constroem suas conchas e estruturas de carbonato de cálcio. Mariscos, incluindo bivalves e braquiópodes, são exemplos conhecidos. Suas conchas não são minerais puros, mas complexas misturas de cristais de carbonato microscópicos ligados a proteínas. Os animais unicelulares e plantas classificadas como plâncton fazem suas conchas, ou testes, da mesma maneira. Outro fator importante parece ser que as algas se beneficiam de fazer carbonato, garantindo-se um pronto suprimento de CO2 para ajudar na fotossíntese.

Muitas conchas de moluscos usam aragonita por dentro e calcita por fora. O que quer que façam usa energia, e quando as condições oceânicas favorecem um ou outro carbonato, o processo de construção de cascas exige energia extra para trabalhar contra os ditames da química pura.

Isso significa que mudar a química de um lago ou do oceano penaliza algumas espécies e beneficia outras. No tempo geológico, o oceano mudou entre "mares de aragonita" e "mares de calcita". Hoje, estamos em um mar de aragonita rico em magnésio - que favorece a precipitação de aragonita mais calcita rica em magnésio. Um mar calcítico, mais baixo em magnésio, favorece a calcita com baixo teor de magnésio. O segredo é o basalto fresco do fundo do mar, cujos minerais reagem com o magnésio na água do mar e o retiram da circulação. Quando a atividade tectônica da placa é vigorosa, obtemos mares de calcita. Quando é mais lento e as zonas de propagação são mais curtas, temos mares de aragonite. Há mais do que isso, é claro. O importante é que os dois regimes diferentes existem, e a fronteira entre eles é aproximadamente quando o magnésio é duas vezes mais abundante que o cálcio na água do mar.

A Terra tem um mar de aragonita desde cerca de 40 milhões de anos atrás (40 Ma). O mais recente período anterior do mar de aragonita foi entre o final do período Mississipiano e o início do período Jurássico (cerca de 330 a 180 Ma), e o próximo retorno no tempo foi o último pré-cambriano, antes de 550 milhões de anos. Entre esses períodos, a Terra tinha mares de calcita. Mais períodos de aragonita e calcita estão sendo mapeados mais para trás no tempo.

Acredita-se que, ao longo do tempo geológico, esses padrões de grande escala fizeram a diferença na mistura de organismos que construíram recifes no mar. As coisas que aprendemos sobre a mineralização do carbonato e sua resposta à química dos oceanos também são importantes para se saber como tentamos descobrir como o mar responderá às mudanças causadas pelo homem na atmosfera e no clima.

sábado, 20 de outubro de 2018

Calcita vs Aragonita

Pedaços de calcita, aragonita azul, opala, sodalita

Você pode pensar no carbono como um elemento que na Terra é encontrado principalmente em coisas vivas (isto é, em matéria orgânica) ou na atmosfera como dióxido de carbono. Ambos os reservatórios geoquímicos são importantes, é claro, mas a grande maioria do carbono é bloqueada em minerais de carbonato . Estes são conduzidos pelo carbonato de cálcio, que toma duas formas minerais chamadas calcite e aragonite.

Minerais de carbonato de cálcio em rochas

Aragonita e calcita têm a mesma fórmula química, CaCO ₃ , mas seus átomos são empilhados em diferentes configurações. Ou seja, eles são polimorfos .

(Outro exemplo é o trio de cianita, andaluzita e silimanita.)

A aragonita tem uma estrutura ortorrômbica e calcita, uma estrutura trigonal. Nossa galeria de minerais de carbonato abrange o básico de ambos os minerais do ponto de vista do rockhound: como identificá-los, onde eles são encontrados, algumas de suas peculiaridades.

Rochas de alta pressão e baixa temperatura da fácies metamórfica do blueschist frequentemente contêm veias de aragonita em vez de calcita. O processo de voltar à calcita é lento o suficiente para que a aragonita possa persistir em um estado metaestável, semelhante ao diamante .

Minerais de carbonato de cálcio na água

A química do carbonato de cálcio é mais complicada quando se trata de entender qual polimorfo irá cristalizar a partir da solução. Esse processo é comum na natureza, porque nenhum dos minerais é altamente solúvel e a presença de dióxido de carbono dissolvido (CO ₂ ) na água os empurra para a precipitação. N

a água, o CO ₂ existe em equilíbrio com o íon bicarbonato, HCO ₃ ⁺ e ácido carbônico, H ₂ CO ₃ , todos altamente solúveis. Mudar o nível de CO ₂ afeta os níveis desses outros compostos, mas o CaCO ₃ no meio desta cadeia química praticamente não tem escolha a não ser precipitar como um mineral que não pode se dissolver rapidamente e retornar à água. Este processo unidirecional é um dos principais impulsionadores do ciclo geológico do carbono.

Qual arranjo os íons de cálcio (Ca ²⁺ ) e íons de carbonato (CO ₃ ^2– ) escolherão quando se juntarem ao CaCO ₃ depende das condições da água. Em água limpa e fresca (e no laboratório), a calcita predomina, especialmente em água fria. Formações de cavestone são geralmente calcita. Cimentos minerais em muitos calcários e outras rochas sedimentares são geralmente calcita.

O oceano é o habitat mais importante no registro geológico, e a mineralização do carbonato de cálcio é uma parte importante da vida oceânica e da geoquímica marinha. O carbonato de cálcio vem diretamente da solução para formar camadas minerais nas minúsculas partículas redondas chamadas de ooids e para formar o cimento da lama do leito marinho. Qual mineral cristaliza, calcita ou aragonita, depende da química da água.

A água do mar está cheia de íons que competem com cálcio e carbonato. O magnésio (Mg ²⁺ ) adere à estrutura da calcita, retardando o crescimento da calcita e forçando-se na estrutura molecular da calcita, mas não interfere na aragonite. O íon sulfato (SO ₄ ^- ) também suprime o crescimento da calcita. Água mais quente e um suprimento maior de carbonato dissolvido favorecem a aragonita, encorajando-a a crescer mais rápido do que a calcita.

Mares de calcite e aragonite

Todas essas criaturas usam enzimas para construir o mineral que preferem. A aragonita produz cristais em forma de agulha, enquanto a calcita faz blocos, mas muitas espécies podem fazer uso de qualquer um deles. Muitas conchas de moluscos usam aragonita por dentro e calcita por fora. O que quer que façam usa energia, e quando as condições oceânicas favorecem um ou outro carbonato, o processo de construção de cascas exige energia extra para trabalhar contra os ditames da química pura.

O segredo é o basalto fresco do fundo do mar, cujos minerais reagem com o magnésio na água do mar e o retiram da circulação. Quando a atividade tectônica da placa é vigorosa, obtemos mares de calcita. Quando é mais lento e as zonas de propagação são mais curtas, temos mares de aragonite. Há mais do que isso, é claro. O importante é que os dois regimes diferentes existem, e a fronteira entre eles é aproximadamente quando o magnésio é duas vezes mais abundante que o cálcio na água do mar.

Minerais de Carbonato
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O que as rochas degradam: minerais da superfície da Terra

quinta-feira, 22 de dezembro de 2016

O elemento subterrâneo

Simulações sugerem que parte considerável do carbono do planeta estaria escondida nas profundezas da Terra

IGOR ZOLNERKEVIC | ED. 250 | DEZEMBRO 2016

Cálculos de um trio de físicos teóricos da Universidade de São Paulo (USP) forneceram uma nova pista que pode ser útil para desvendar um dos principais enigmas sobre a composição e o funcionamento do interior da Terra: onde estão as reservas ultraprofundas que contêm 90% do carbono do planeta? As simulações computacionais feitas por Michel Marcondes e Lucy Assali, do Instituto de Física (IF), e João Francisco Justo Filho, da Escola Politécnica, sugerem que alguns desses depósitos de carbono poderiam estar escondidos em manchas subterrâneas com cerca de mil quilômetros (km) de extensão e 100 km de espessura por onde as ondas sísmicas viajam relativamente mais devagar.

Essas manchas, chamadas zonas de baixas velocidades sísmicas ou simplesmente ULVZ (Ultra Low Velocity Zones), encontram-se sobretudo no segmento final de uma camada da Terra conhecida como manto inferior, de profundidade entre 660 km e 2.890 km (ver figura).

De acordo com um estudo publicado pelos brasileiros em setembro na revista científica Physical Review B, o elemento carbono tende a não se misturar como uma impureza no meio dos depósitos de minerais à base de silício, as chamadas perovskitas silicáticas, predominantes no manto inferior. Ao invés de se unir, ele se separa das perovskitas silicáticas e forma seus próprios depósitos de minerais, como a magnesita (MgCO₃) e o carbonato de cálcio (CaCO₃).

Os físicos aplicaram as leis da mecânica quântica para simular em computador a estrutura atômica de alguns tipos de minerais nas condições do manto inferior, onde as temperaturas chegam a milhares de graus Celsius e as pressões são milhões de vezes maiores do que na superfície terrestre. Em seguida, calcularam como esses minerais se comportariam quando fossem atravessados por uma onda sísmica gerada por um terremoto. “A presença dos minerais de carbono diminui consideravelmente a velocidade de propagação das ondas, como ocorre nas ULVZs”, diz Marcondes. Nos depósitos de minerais à base de silício, os abalos sísmicos viajaram mais rapidamente. Marcondes utilizou as técnicas que aprendeu com Renata Wentzcovitch, física brasileira da Universidade de Minnesota, Estados Unidos, que desenvolve métodos computacionais para estudar a estrutura atômica de materiais nas condições extremas de temperatura e pressão do interior da Terra, muito difíceis de ser reproduzidas em laboratório (ver Pesquisa Fapesp nº 198).

“Nos últimos 500 km do manto inferior, há grandes regiões em que as velocidades das ondas sísmicas são cerca de 5% mais lentas do que a média”, explica o geofísico Marcelo Assumpção, do Centro de Sismologia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP. “Antes, achava-se que a origem delas eram flutuações de temperatura no manto inferior. Mas estudos recentes vêm mostrando que variações na composição química das camadas geológicas, como a presença de mais ou menos sílica, ferro ou carbonatos, são necessárias para explicar as observações.” O trabalho de Marcondes e seus colegas sinaliza que uma maior porcentagem de minerais ricos em carbono, como as magnesitas e os carbonatos de cálcio, poderia ser a explicação para a ocorrência de ULVZs. “Resta saber como essa concentração de carbonatos teria se acumulado no manto inferior, mas isso é outra história.”

Amostra de magnesita, mineral carbonático que parece se originar no manto inferior

O outro ciclo do carbono

As teorias sobre a origem do Sistema Solar sugerem que a concentração total de carbono na Terra deveria ser mais ou menos a mesma das rochas de um tipo de meteorito, os condritos carbonáceos, cuja composição química permaneceu praticamente inalterada desde a época de formação do planeta, há cerca de 4,5 bilhões de anos. Mas, quando os pesquisadores somam a quantidade de carbono presente em todas as fontes conhecidas – na atmosfera, nos oceanos, na superfície da crosta terrestre e a algumas dezenas de quilômetros logo abaixo dela –, o valor chega a apenas 10% do esperado. “Esse carbono faltante tem de estar em algum lugar”, diz Marcondes, que abordou o problema em sua tese de doutorado, defendida em setembro. “Há evidências de que os 90% restantes estão armazenados em regiões profundas do interior da Terra.”

Base química da vida, o carbono circula pela superfície terrestre de maneira já bem conhecida pelos pesquisadores. Como gás metano (CH₄), monóxido (CO) ou dióxido de carbono (CO₂) está na atmosfera. Por meio da fotossíntese, algas e plantas retiram CO₂ do ar e fixam carbono na forma de matéria orgânica, que eventualmente vai se decompor e ser depositado em reservas de combustíveis fósseis em camadas de rocha da crosta continental e oceânica. A respiração de vegetais e de animais, além de processos de combustão, devolve o carbono ao ar.

Pesquisas recentes nas áreas de sismologia e geoquímica, porém, têm indicado que esse ciclo superficial do carbono deve estar ligado a outro, mais lento e mais profundo. Ao longo de dezenas de milhões de anos, as rochas do manto se comportam como um fluido. Suas correntes descendentes poderiam arrastar consigo grandes pedaços da crosta oceânica, cheias de carbono, que afundariam até o manto inferior. Já as correntes ascendentes do manto poderiam levar parte do carbono ultraprofundo à superfície. Uma evidência disso, explica Marcondes, são os chamados diamantes ultraprofundos, como os descobertos nas minas do município de Juína, em Mato Grosso. São pequenos pedaços de diamante cujas impurezas químicas indicam que, antes de serem trazidos à superfície por erupções vulcânicas, eles se originaram em profundidades superiores a 670 km.

A maioria dos diamantes se forma a cerca de 150 km abaixo da superfície.

Segundo um relatório publicado em 2014 pelo Observatório do Carbono Profundo, um programa de pesquisa coordenado por Robert Hazen, geofísico do Instituto Carnegie, Estados Unidos, a localização exata das reservas de carbono profundo e sua extensão ainda são uma grande incógnita. O relatório conclui, entretanto, que o carbono pode estar inserido em uma grande variedade de materiais, além dos diamantes ultraprofundos e dos minerais carbonáticos. Ele pode se encontrar na forma de microrganismos vivendo nas profundezas da crosta terrestre ou em uma dúzia de tipos de sólidos e líquidos que estão misturados ao manto e ao núcleo terrestre. “É uma questão muito complicada”, diz Marcondes. “Ainda vamos demorar muito para chegar a uma resposta definitiva.”

Artigo científico

MARCONDES, M. L. et al. Carbonates at high pressures: Possible carriers for deep carbon reservoirs in the Earth’s lower mantle. Physical Review B. v. 94, n. 10. Set. 2016.

quarta-feira, 20 de maio de 2015

Como os Estromatólitos são Formados?

Os estromatólitos desenvolvem-se a partir da ação de cianobactérias dependentes da luz solar para se alimentar e crescer. Durante o dia, quando ativas, segregam carbonato de Cálcio (CaCO3), que fixa e cimenta finas partículas dispersas na água, sobrepondo lâminas, o que faz surgir montículos que tendem a formar colunas verticalizadas. Já durante a noite, as cianobactérias recolhem-se em estado dormente nas porções mais internas do montículo por elas desenvolvido.

A partir dessa atividade os estromatólitos surgem como formas similares aos recifes, geralmente colunares, de estrutura carbonática laminar que podem medir de um decímetro a, geralmente, um metro.

Na imagem 1, veja detalhes da estrutura interna de um estromatólito.

Imagem 1: estrutura interna de um estromatólito.

fonte: http://www.caminhosgeologicos.rj.gov.br/pg_placa.php?p=120

Na imagem 2, veja detalhes sobre a formação dos estromatólitos a partir do processo de biossedimentação.

Imagem 2 formação de estruturas estromatolíticas.

domingo, 9 de junho de 2019

quinta-feira, 21 de fevereiro de 2019

Acidificação dos oceanos deve se intensificar nas próximas décadas

21 de fevereiro de 2019

quinta-feira, 13 de dezembro de 2018

Palaeolithic cave art in Borneo

Abstract

terça-feira, 23 de outubro de 2018

Calcita vs Aragonita

Calcium Carbonate Minerals in Rocks

Mares de calcite e aragonite

sábado, 20 de outubro de 2018

Calcita vs Aragonita

Minerais de carbonato de cálcio em rochas

Minerais de carbonato de cálcio na água

Mares de calcite e aragonite

Minerais de Carbonato

O que são rochas sedimentares?

Profundidade de Compensação do Carbonato:

É fácil cultivar cristais de aragonite

O que as rochas degradam: minerais da superfície da Terra

quinta-feira, 22 de dezembro de 2016

O elemento subterrâneo

quarta-feira, 20 de maio de 2015

Como os Estromatólitos são Formados?