Fulguritos escuros marcam o pico do vulcão Monte Shasta, na Califórnia, sujeito a raios.

Castro et al ., Earth and Planetary Science Letters (2020) 10.1016 / j.epsl.2020.116595

Relâmpagos fossilizados revelam quando tempestades antigas atingiram

Por Nikk Ogasa16 de dezembro de 2020, 12:10

Quando um relâmpago atinge o topo de uma montanha, ele pode derreter rochas em um piscar de olhos, deixando uma cicatriz vítrea estreita chamada fulgurita. Agora, os pesquisadores mostraram que esses raios fossilizados são relógios geológicos que registram a passagem do tempo. A técnica oferece aos geólogos uma maneira de datar tempestades de dezenas de milhares de anos atrás e pode dar a eles uma janela para padrões climáticos antigos.

“É um método muito interessante e engenhoso”, diz Rafael Navarro González, químico da Universidade Nacional Autônoma do México, Cidade Universitária, que não participou do estudo.

Quando expostos aos elementos, os vidros, como a fulgurita, absorvem a umidade de forma lenta e constante, “como uma espécie de esponja”, diz Jonathan Castro, vulcanologista da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz. No passado, os pesquisadores tentaram medir a quantidade de água nas camadas externas de artefatos arqueológicos vítreos, como pontas de flechas de obsidiana, como uma forma de datar por quanto tempo eles ficaram expostos. No entanto, o método era complicado, diz Castro.

Parte do problema é que muitos desses vidros vêm de vulcões e já contêm água da época em que foram forjados. Essa água pode confundir as medições da nova água absorvida perto da superfície do vidro. Mas Castro pensava que, em fulguritas, o raio poderia vaporizar qualquer umidade residual interna.

Para investigar, ele e sua equipe primeiro fizeram seus próprios fulguritos artificiais. Eles chocaram núcleos de rocha vulcânica com um soldador de arco, elevando a temperatura para 10.000 ° C. Zapping as rochas evapora a maior parte da umidade perto das superfícies das amostras. Isso significa que os relâmpagos iniciam um cronômetro geológico no momento em que uma fulgurita é criada.

Um fulgurito vítreo encontrado no topo do vulcão South Sister de Oregon

Castro et al ., Earth and Planetary Science Letters (2020) 10.1016 / j.epsl.2020.116595

“Eles mostram pela primeira vez que o conteúdo de água diminui completamente” durante a queda de um raio, deixando para trás uma superfície limpa na qual a água ambiental pode se acumular, diz o geoquímico Matthew Pasek, da Universidade do Sul da Flórida.

Em seguida, os pesquisadores tentaram aplicar o sistema de datação aos fulguritos naturais. Eles escalaram picos vulcânicos no Oregon para extrair as amostras pretas brilhantes. As rochas vítreas “destacam-se em relevo absoluto” das rochas circundantes, diz Castro.

Uma inspeção cuidadosa das cascas externas dos fulguritos revelou níveis mais altos de umidade que diminuíram drasticamente na rocha. Esses perfis de umidade se comportaram muito “matematicamente”, diz Castro - bons para namorar. Os cientistas calibraram seu relógio usando modelos de computador para descobrir qual a taxa de absorção de umidade que melhor representou os perfis vistos nas amostras.

Eles descobriram que alguns dos fulguritos (e as tempestades que os causaram) tinham centenas de anos. Mais importante ainda, o método pode  datar as rochas em décadas ou séculos , Castro e seus colegas relatam esta semana em  Earth and Planetary Science Letters . Isso oferece uma resolução de tempo mais nítida do que as técnicas que dependem do bombardeio de rochas por raios cósmicos. Além de esclarecer os padrões históricos de relâmpagos, a equipe acredita que o novo método pode revelar quando o topo das montanhas se torna vulnerável a quedas de raios.

Por exemplo, os fulguritos podem mostrar quando as geleiras da era do gelo começaram a recuar. Os geólogos já sabem onde: Pilhas montanhosas de entulho, chamadas de morenas terminais, registram o impulso mais distante de uma geleira em avanço. Em regiões montanhosas, essas morenas devem incluir fulguritos. Ao datá-los, os cientistas podem definir o momento da retirada, o que pode ajudar a reconstruir as tendências climáticas do passado, diz Castro. “Eles serão uma maneira muito poderosa de superar as idades das moreias.”

Postado em:

• Terra

doi: 10.1126 / science.abg1974

 

Como os isótopos rastrearam as origens de Ötzi

Exame científico da múmia. © Museu de Arqueologia do Tirol do Sul / EURAC / Samadelli / Staschitz

Por Alf Larcher

Uma química analítica impressionante revelou a história de Ötzi, cujos restos mortais congelados e parcialmente danificados foram hackeados de uma geleira na fronteira austro-italiana após 5.000 anos.

Durante uma caminhada nas montanhas do sul da Áustria, muito perto do norte da Itália, em outubro de 1991, Erika e Helmut Simon tropeçaram na metade superior de um cadáver humano saindo do gelo glacial. As autoridades locais pensaram que era um alpinista desaparecido na área há alguns anos, e “arrancaram” o cadáver (inicialmente com uma britadeira) do gelo, resultando em alguns danos. Junto com alguns materiais não identificados que foram coletados e ensacados, o cadáver foi levado para uma inspeção mais detalhada na Universidade de Innsbruck, na Áustria.

Tornou-se rapidamente evidente que, em vez de o cadáver ser uma vítima recente das montanhas, ele tinha muitos milhares de anos sendo desidratado, preservado e mumificado pelo gelo que o encapsulou. Ainda mais surpreendente, os “materiais” coletados no local foram encontrados como artefatos pessoais da múmia, incluindo roupas, sapatos, equipamento de caça e uma variedade de outros implementos que um Homo sapiens neolítico habitando nas montanhas evidentemente teria. Tornou-se evidente que a múmia era de fato um dos achados arqueológicos mais significativos do século. À medida que essa informação veio à tona, a atenção do mundo aumentou;o que seria desse homem no gelo? Seu futuro dependia, em primeiro lugar, de uma questão fundamental - ele foi encontrado na Áustria ou na Itália? Isso era importante porque a múmia era claramente de grande valor científico e monetário.

A reconstrução do Iceman por Alfons & Adrie Kennis. © Museu de Arqueologia do Tirol do Sul / Ochsenreiter

A múmia, apelidada de “O Homem de Gelo” pela imprensa, foi encontrada na orla do que então se pensava estar no vale de Ötzal, na Áustria, e batizada com o descritor de um habitante desse vale - Ötzi (pronuncia-se Erzti). A fronteira nesta região (disputada por séculos) sob o acordo atual assinado em 1919 após a Primeira Guerra Mundial, depende da linha entre os cumes rochosos mais altos da área, ou seja, literalmente, a bacia hidrográfica onde o fluxo de água da chuva é dividido entre dois vales adjacentes. 

 

A descoberta inicial foi no que então se pensava ser a Áustria, mas para espanto (e provavelmente êxtase) das autoridades italianas durante a extensa escavação colaborativa subsequente do local, eles observaram que, naquele verão, quando o gelo glacial na área havia se retraído a níveis sem precedentes,as cristas rochosas subjacentes tomaram um curso ligeiramente diferente do esperado. Isso resultou na declaração de que a múmia estava dentro da fronteira italiana por 93 metros, no Val Senales ou Vale Schnals. 

 

A múmia glacial deveria ter sido renomeada para Schnalzi (não tão cativante, você concorda), mas era tarde demais, o nome original pegou e os olhos do mundo estavam em Ötzi. A pesquisa também revelou que a preservação de Ötzi foi um golpe de sorte; ele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. 

 

Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verIsso resultou na declaração de que a múmia estava dentro da fronteira italiana por 93 metros, no Val Senales ou Vale Schnals. A múmia glacial deveria ter sido renomeada para Schnalzi (não tão cativante, você concorda), mas era tarde demais, o nome original pegou e os olhos do mundo estavam em Ötzi. A pesquisa também revelou que a preservação de Ötzi foi um golpe de sorte; ele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verIsso resultou na declaração de que a múmia estava dentro da fronteira italiana por 93 metros, no Val Senales ou Vale Schnals. A múmia glacial deveria ter sido renomeada para Schnalzi (não tão cativante, você concorda), mas era tarde demais, o nome original pegou e os olhos do mundo estavam em Ötzi. 

 

A pesquisa também revelou que a preservação de Ötzi foi um golpe de sorte; ele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verA múmia glacial deveria ter sido renomeada para Schnalzi (não tão cativante, você concorda), mas era tarde demais, o nome original pegou e os olhos do mundo estavam em Ötzi. 

 

A pesquisa também revelou que a preservação de Ötzi foi um golpe de sorte; ele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verA múmia glacial deveria ter sido renomeada para Schnalzi (não tão cativante, você concorda), mas era tarde demais, o nome original pegou e os olhos do mundo estavam em Ötzi. 

 

A pesquisa também revelou que a preservação de Ötzi foi um golpe de sorte; ele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. 

 

Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verele havia sido preso sob uma saliência rochosa e estava protegido do fluxo glacial inexorável que de outra forma o teria esmagado. Resolvida a disputa de fronteira, Ötzi foi transportado da Universidade de Innsbruck em uma ambulância sob escolta policial e de helicóptero através da bacia hidrográfica alpina até o novo Museu de Arqueologia do Tirol do Sul construído para esse fim em Bolzano, Itália (verwww.iceman.it ). Fui informado de forma confiável que os cientistas austríacos que cuidaram de Ötzi derramaram lágrimas durante esse episódio, enquanto outros não ficaram felizes com as deliberações que resultaram nessa perda terrível.

A vitrine refrigerada da mais alta tecnologia para a época foi construída para o novo italiano, mas o primeiro problema encontrado foi que Özti estava desidratando e perdendo peso em um ritmo alarmante. Como nós, químicos sabemos, o controle daquela molécula simples de água para garantir a integridade da amostra às vezes é um desafio. Os cientistas do museu estavam muito preocupados com seu espécime premiado, ainda mais com a administração do museu depois de gastar tanto dinheiro em suas novas instalações! O armazenamento refrigerado de múmias teve que ser reinventado (o que não era uma grande área de pesquisa); novas tecnologias foram desenvolvidas para que o pobre Özti pudesse ser preservado para a posteridade a uma temperatura glacial de -6 ° C e 98% de umidade, evitando sua dessecação. A instalação de observação fica em um canto tranquilo do museu, onde os visitantes podem prestar o devido respeito aos restos mumificados.

Com 3606 metros, o Similuan nos Alpes de Ötztal é o sexto cume mais alto da Áustria e o local de descanso final de Ötzi. © South Tyrol Museum of Archaeology / Aichner

Tudo sobre Ötzi

Então, por que Ötzi, um europeu neolítico mumificado de 5.300 anos, encontrado em uma ravina rochosa de 3.200 m nos Alpes, é tão especial? Além da altitude em que foi encontrado, que os livros da época proclamavam ser impossível para os humanos do Neolítico, a tecnologia de suas roupas e implementos extensos causou uma fogueira virtual de todos esses livros. O Neolítico (derivado do grego néos, "novo" e líthos, "pedra", que significa literalmente "Nova Idade da Pedra") foi um período de tremendo desenvolvimento humano, começando com a agricultura (cerca de 10.200 aC) e terminando com a desenvolvimento da fundição de minérios para obtenção de metal para ferramentas (entre 4500 e 2000 AC). Ötzi foi um Neólito da Idade do Cobre, possuindo ambas as ferramentas feitas de pedra e o primeiro metal que os humanos aprenderam a fundir - cobre.Ele não era um jovem (para um Neolith) com cerca de 46 anos, mas devia estar em forma, forte e muito experiente nas habilidades necessárias para viajar sozinho em terrenos montanhosos em altitude. Por exemplo, ele carregava recipientes de casca de bétula onde armazenava brasas de carvão, das quais podia acender o fogo rapidamente para cozinhar e se manter aquecido (um químico de carbono que ele era!). Ele estava muito bem vestido com “camadas diferentes” (incluindo leggings), finalizado com uma capa de grama trançada pesada e sapatos de tecido intrincado com enchimento de palha para isolamento. 

 

Ele também estava muito bem armado carregando uma pequena adaga de lâmina de sílex muito afiada, um machado robusto com uma lâmina de cobre lindamente acabada e um arco longo com uma aljava de flechas. Além disso e surpreendentemente, uma grande variedade de pertences pessoais de Ötzi foi encontrada com ele,compreendendo uma incrível variedade de implementos e materiais para garantir sua sobrevivência, incluindo plantas medicinais, bagas de alta nutrição, uma agulha de costura de chifre e cordão entre muitas outras peças de equipamento que ele embalou em uma bolsa de cinto e uma mochila. 

 

Uma inspeção mais detalhada do corpo de Ötzi descobriu que ele estava coberto com cerca de 60 tatuagens feitas de carvão esfregando em pequenos cortes de pele (então tatuar não é uma ideia nova!). Toda essa tecnologia e resistência, entretanto, não impediram alguém de atirar uma flecha em suas costas (sensacionalmente encontrado por imagens de raios-X dez anos após o achado original), resultando em sua morte em seu local de descanso alpino - mas isso, como dizem, é outra história…uma agulha de costura de chifre e um barbante, entre muitas outras peças de equipamento, que ele guardou em uma bolsa de cinto e uma mochila. Uma inspeção mais detalhada do corpo de Ötzi descobriu que ele estava coberto com cerca de 60 tatuagens feitas de carvão esfregando em pequenos cortes de pele (então tatuar não é uma ideia nova!). 

 

Toda essa tecnologia e resistência, entretanto, não impediram alguém de atirar uma flecha em suas costas (sensacionalmente encontrado por imagens de raios-X dez anos após o achado original), resultando em sua morte em seu local de descanso alpino - mas isso, como dizem, é outra história…uma agulha de costura de chifre e um barbante, entre muitas outras peças de equipamento, que ele guardou em uma bolsa de cinto e uma mochila. Uma inspeção mais detalhada do corpo de Ötzi descobriu que ele estava coberto com cerca de 60 tatuagens feitas de carvão esfregando em pequenos cortes de pele (então tatuar não é uma ideia nova!). Toda essa tecnologia e resistência, entretanto, não impediram alguém de atirar uma flecha em suas costas (sensacionalmente encontrado por imagens de raios-X dez anos após o achado original), resultando em sua morte em seu local de descanso alpino - mas isso, como dizem, é outra história…

 

Toda essa tecnologia e resistência, entretanto, não impediram alguém de atirar uma flecha em suas costas (sensacionalmente encontrado por imagens de raios-X dez anos após o achado original), resultando em sua morte em seu local de descanso alpino - mas isso, como dizem, é outra história…Toda essa tecnologia e resistência, entretanto, não impediram alguém de atirar uma flecha em suas costas (sensacionalmente encontrado por imagens de raios-X dez anos após o achado original), resultando em sua morte em seu local de descanso alpino - mas isso, como dizem, é outra história…

Digite os Químicos de Isótopos

O corpo glacialmente mumificado de Ötzi tem sido objeto de intensa investigação científica usando uma vasta gama de instrumentação e técnicas, incluindo a análise de vários isótopos. Para o não-cientista, os isótopos são formas de um elemento com pequenas diferenças na estrutura atômica (no núcleo central); eles são o mesmo elemento e ocupam “o mesmo lugar” (do qual a palavra isótopo deriva) da tabela periódica, mas todos têm propriedades químicas e físicas ligeiramente diferentes.

Um excelente exemplo da utilidade dessa peculiaridade da natureza é a datação radiogênica C14, que foi usada para determinar a hora da morte de Ötzi. A técnica foi desenvolvida por Williard Libby no final dos anos 1940 na Universidade de Chicago, pela qual ele recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1960. Baseia-se na produção contínua de um isótopo radioativo de carbono ( ¹⁴ C) na atmosfera pela interação dos raios cósmicos com o nitrogênio atmosférico. A reação subsequente com o oxigênio atmosférico resulta na formação de dióxido de carbono radioativo. Este produto é incorporado nas plantas por meio da fotossíntese e nos animais que os consomem. Esses processos resultam em ¹⁴C forma uma mistura de equilíbrio em plantas e animais vivos com os outros isótopos de carbono (que são estáveis, consistindo principalmente em ¹² C) e que é essencialmente constante ao longo do tempo. Alguma variabilidade na quantidade relativa de ¹⁴ C foi observada ao longo do tempo, mas pode ser contabilizada. Quando um animal ou planta morre, ele para de trocar carbono em seu ambiente e a quantidade de ¹⁴ C no organismo diminui por decomposição radioativa. Com meia-vida de 5.700 anos, as técnicas de ¹⁴ C podem datar amostras preservadas de animais e plantas em dez meias-vidas ou aproximadamente 60.000 anos. Como esse período abrange uma mudança tremenda no desenvolvimento humano, ele foi referido como um “presente da natureza” para a arqueologia. A desvantagem é queA baixa concentração de ¹⁴ C torna sua análise um desafio (sua quantidade relativa no reservatório de carbono é da ordem de uma parte em um milhão de milhões), resultando historicamente na exigência de pesos amostrais elevados. As técnicas modernas de espectrometria de massa usando aceleração de íons, no entanto, reduziram os requisitos de amostra para miligramas. As amostras usadas até hoje Ötzi vieram de seu quadril esquerdo danificado após o episódio da britadeira e grama de sua capa de palha e sapato esquerdo. Os resultados mostraram que Ötzi morreu e foi encapsulado no gelo glacial, isolando o ¹⁴ C em seu corpo da troca com o meio ambiente, cerca de 5.300 anos antes daquele dia fatídico em 1991, depois de aproximadamente metade dos ¹⁴C em seu corpo havia decaído radioativamente. Isso colocaria a idade de Ötzi incrivelmente em torno de 3.300 aC, bem antes da construção da Grande Pirâmide de Gizé (por volta de 2.570 aC) e mais ou menos na época em que a construção de Stonehenge começou (por volta de 3.000 aC).

Outro tesouro para os químicos de isótopos são os dentes e os ossos de qualquer sujeito; você pode não gostar, mas eles encapsulam uma trilha isotópica sobre onde você cresceu, viajou e onde está agora! Os dentes de Ötzi foram amplamente analisados, em particular o esmalte (camada externa visível) que é composto principalmente de fosfato de cálcio que se forma na primeira infância. À medida que o cálcio é depositado, qualquer estrôncio do seu “primo químico do Grupo 2” que esteja presente também é incorporado ou “biomineralizado”. O estrôncio é ingerido das rochas, onde é um constituinte comum, por meio de produtos de intemperismo, como o solo (e os alimentos produzidos a partir dele) e a água que entrou em contato com as rochas. Uma vez incorporado ao esmalte dental na primeira infância (3-5 anos de idade), o estrôncio é selado e não é trocado por qualquer ingestão posterior do elemento.Isso torna as coisas interessantes, já que o estrôncio existe como uma mistura de isótopos específicos da rocha da qual foi derivado. Então, quando estava com sede, o jovem Ötzi muitas vezes bebia de riachos e fontes (incluindo um pouco de areia, talvez!) Incorporando estrôncio em seu sistema. Quando seus novos dentes foram colocados, a impressão digital isotópica do estrôncio que ele havia ingerido foi preservada. A razão isotópica arqueológica de interesse éA razão isotópica arqueológica de interesse éA razão isotópica arqueológica de interesse é⁸⁷ Sr / ⁸⁶ Sr, sendo o último estável enquanto o primeiro radiogênico, sendo formado a partir do 87-Rubídio por decaimento radioativo. Isso faz com que a proporção varie significativamente com a idade da rocha e a composição química e, na maioria das vezes, é diferente para diferentes corpos de rocha. A análise mostrou que a composição isotópica do estrôncio do esmalte do dente de Ötzi é mais parecida com as rochas ao sul da bacia hidrográfica alpina (os arqueólogos do futuro, esperançosamente, estarão cientes de que muitos de nós bebem águas engarrafadas de lugares exóticos, para que não coloquem nossa infância na França Alpes!).

Para determinar mais precisamente onde Ötzi passou sua infância, outro grupo favorito do químico de isótopos também foi analisado; o de chumbo que existe como quatro isótopos estáveis ​​com números de massa 204, 206, 207 e 208, respectivamente. A diferença neste quarteto é que todos, exceto o primeiro, são produtos da decadência radioativa de outros elementos radioativos viz. urânio e tório, com esses isótopos radiogênicos tendo diferentes meias-vidas. O chumbo é um constituinte comum de rochas com suas diferentes idades e composições, resultando em uma impressão digital de isótopo de chumbo característica para cada tipo de rocha. Mais uma vez, a ingestão de produtos de intemperismo e água em contato com essas rochas resulta na impressão digital do isótopo de chumbo sendo incorporada ao esmalte do dente na primeira infância.As diversas rochas e correntes de água ao redor do local da descoberta de Ötzi foram amplamente amostradas e sua composição isotópica de estrôncio e chumbo determinada e comparada com a do esmalte do dente de Ötzi. As impressões digitais de isótopos correspondem às rochas nas proximidades do local da descoberta, mais próximas às do Vale Eisack, na Itália, aproximadamente 60 km a SE do local da descoberta. Algumas relíquias arqueológicas da época de Ötzi também foram encontradas lá.

Usando Fracionamento Isotópico como Positivo

A maldição dos químicos isotópicos é que, quando misturas isotópicas são armazenadas, tratadas quimicamente, transferidas de um recipiente para outro ou manipuladas de alguma forma, um isótopo pode ser enriquecido ou esgotado, ou então denominado fracionado. No entanto, isso tem sido usado como um positivo por químicos de isótopos arqueológicos, especialmente no caso de água com alto teor de oxigênio. O oxigênio existe como uma série de isótopos, três dos quais são estáveis: ¹⁶ O (99,76%), ¹⁷ O (0,04%) e ¹⁸ O (0,20%). Isso resulta em uma quantidade significativa de água "pesada" (em relação ao oxigênio), ou seja, H ₂ ¹⁸ O com propriedades físicas ligeiramente diferentes da água normal (principalmente H ₂ ¹⁶O). Em um evento de chuva, o isótopo mais pesado (sendo menos volátil) é enriquecido na água da chuva, enquanto o vapor de água restante é esgotado neste isótopo. Esse fracionamento é mais pronunciado à medida que a distância da fonte de água da chuva e a água da chuva real aumenta, já que eventos de chuva sucessivos durante o movimento do vapor d'água resultam em esgotamentos sucessivos da água com oxigênio pesado. O fracionamento é extenuado na altitude, como onde Ötzi foi encontrado, e especialmente na área ao redor da bacia hidrográfica alpina entre os vales de Ötzal e Val Senales, pois as áreas ao norte da bacia hidrográfica capturam principalmente a precipitação do oceano Atlântico mais distante, enquanto as áreas ao sul do precipitação de captura de bacia hidrográfica do Oceano Mediterrâneo mais próximo. A água da chuva resultante nas áreas ao sul da bacia hidrográfica tem um ¹⁸Razão O / ¹⁶ O ligeiramente maior do que as áreas ao norte, uma vez que experimentou menos eventos de chuva / fracionamento, conforme mostrado nas pesquisas isotópicas atuais em torno do local da descoberta. Tal como acontece com os isótopos discutidos acima, o oxigênio da água consumido durante a primeira infância (3–5 anos de idade) também é incorporado e selado no esmalte dentário; a análise do esmalte do dente de Ötzi mostrou que, quando criança, ele bebia água do sul da bacia hidrográfica dos Alpes, em linha com as descobertas dos isótopos de estrôncio e chumbo. A análise das amostras de osso de Ötzi, que são remineralizadas com substâncias ingeridas a cada 10 a 20 anos, no entanto, mostraram valores de isótopos de oxigênio que estavam mais próximos do local de descoberta mais ao norte, indicando que ele pode ter passado algum tempo em um local mais ao norte após a infância (https://doi.org/10.1126/science.1089837 ).

Descendo para o Nitty Gritty

Espero que Ötzi não tenha sido uma pessoa privada porque, além de saber onde ele cresceu e suas viagens, o mundo inteiro agora sabe sobre sua refeição final. O conteúdo de seu estômago foi analisado por uma variedade de técnicas, como impressões digitais de DNA, que mostram que sua última refeição farta consistiu principalmente de íbex, veado-vermelho e trigo einkorn. Agora eu caminhei nas montanhas perto do local da descoberta e vi íbex empoleirado precariamente em saliências de rocha altas. São animais impressionantes, grandes, peludos, semelhantes a cabras, com chifres enormes; não tenho certeza de como eu iria caçar um deles com um arco e flecha! O conteúdo intestinal de Ötzi também foi examinado em detalhes e surpreendentemente 12 fragmentos pequenos (100 a 400 um) de mica, uma rocha comumente usada para equipamentos de moagem de cereais, foram encontrados e isolados.Ötzi teria incorporado esses fragmentos de mica enquanto desfrutava de suas refeições de cereais e / ou de bebidas ásperas das fontes de água locais. Um constituinte comum da mica é o potássio (K), que, você adivinhou, existe como um número de isótopos na natureza; dois são estáveis: 39K (93,3%) e 41K (6,7%), e um é radioativo:⁴⁰ K (0,012%) com meia-vida de 1,25 bilhões de anos. Um dos produtos de decaimento radioativo deste último é o 40-argônio ( ⁴⁰ Ar), que é o isótopo mais comum do argônio (99,6%). Devido à longa meia-vida desse sistema K-Ar, ele é característico de muitas rochas e pode ser usado para datá-las. As técnicas de espectrometria de massa evoluíram tanto que essa análise pôde ser realizada nos minúsculos fragmentos de mica encontrados no intestino de Ötzi. As análises mostraram que as micas eram da área italiana de Vinschgau, aproximadamente 20 km ao sul da área descoberta.

Os dados isotópicos combinados indicam que Ötzi cresceu ao sul da bacia hidrográfica austro-italiana no vale de Eisack, e depois, como adulto, passou um tempo nas montanhas do Vinschgau antes de partir para sua jornada final nos Alpes de Ötzal ( https: // doi. org / 10.1126 / science.302.5646.759b ). Uma peça verdadeiramente incrível de química de isótopos forenses.

O machado de mão Iceman. a) É o machado mais antigo encontrado completo com lâmina de cobre, tiras de couro, alcatrão de bétula e cabo feito de madeira de teixo, de modo que foi cuidadosamente datado por métodos de radiocarbono (figura em www.iceman.it , modificado) b) Defeitos de fundição e deformação na garra da lâmina de cobre. A microamostra aqui analisada foi extraída da cavidade principal. Crédito: PLoS One https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179263

O cobre para o machado de Ötzi?

Machados, machados e similares foram encontrados em muitos sítios arqueológicos, mas o de Ötzi ainda é um dos mais espetaculares dos artefatos com os quais ele foi encontrado. Está em estado “como novo”, completo com cabo de madeira, cabos e alcatrão para segurar a lâmina de cobre 99,7% (você pode ver claramente a coloração rosa salmão) no lugar. É o mais antigo implemento desse tipo já encontrado em sua forma completa. Análises não destrutivas mostraram que ele foi fundido a partir de um molde bivalve, ou seja, um composto de duas metades e, apesar da tecnologia disponível na época, o metal não foi endurecido, provavelmente devido ao fato de o usuário preferir a ductilidade à dureza. A proveniência do cobre era uma questão que não podia ser respondida por técnicas não destrutivas;O cobre histórico e os minérios de cobre de toda a Europa haviam recebido impressões digitais extensas em termos de composição e oligoelementos presentes - tudo o que era necessário era uma amostra real do precioso machado de cobre. Após extensa consulta, isso foi permitido em 2016, e três micro amostras com peso total de 6,7 mg foram retiradas da lâmina e analisadas por MEV (microscopia eletrônica de varredura), espectrometria de massa para determinar a assinatura do isótopo de chumbo e ICP-MS (plasma indutivamente acoplado - espectrometria de massa) para obter o perfil do elemento traço. A composição da lâmina do machado era semelhante a uma série de minérios de cobre conhecidos por serem utilizados na época de Ötzi, mas o que a conquistou foi que o cobre do machado continha baixas quantidades de antimônio, conforme determinado pelo ICP-MS. Todas as informações apontavam para depósitos de minério de cobre no sul da Toscana;este exemplo do impulso para viagens e comércio tão cedo no desenvolvimento tecnológico humano foi uma surpresa para muitos antropólogos (https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179263 ).

Sabe-se muito mais sobre Ötzi e mais será conhecido à medida que as pesquisas continuarem sobre essa descoberta acidental extraordinária. Observe que as interpretações resumidas neste artigo são aquelas geralmente aceitas pelos principais investigadores no momento em que este é escrito - é, entretanto, uma área dinâmica de pesquisa e as interpretações podem mudar. E o filme? É de fabricação alemã, ainda não disponível na Austrália e chamado (não surpreendentemente) ICEMAN!

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Alf Larcher é um pesquisador químico e escritor de ciências.

Entenda como são feitas as datações de fósseis

Damares Alves

22/01/2020

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Fósseis não vêm com certidão de nascimento, mas ainda assim eles trazem muitas informações que podem nos ajudar a reconstruir sua trajetória. Muitas pessoas ainda tem dúvidas sobre como são feitas as datações e se elas são concisas, por isso é importante esclarecer como como os cientistas determinam as idades destas estruturas petrificadas. Existem dois métodos principais usados para fazer as datações de fósseis e rochas, são eles a datação relativa e a datação absoluta.

Como são feitas as datação relativas de fósseis

A datação relativa é usada há muito tempo, antes do surgimento dos métodos mais precisos desenvolvidos há algumas décadas. Consiste em se observar a posição das rochas sedimentares. Por exemplo; se uma camada de sedimentos foi datada anteriormente para aproximadamente 200 milhões de anos, então sabemos que o fóssil lá encontrado também tem cerca de 200 milhões de anos. Esse método não oferece uma data numérica, mas nos ajuda a entender em qual período a criatura descoberta viveu.

Até hoje os métodos de relativa são amplamente utilizados, devido a sua praticidade e baixo custo. Um deles consiste em verificar a camada de sedimentos em que os fósseis foram encontrados. (Imagem: Damares / Redação SoCientífica)

Até os dias atuais os métodos de datações relativas são usados como uma primeira abordagem para datar fósseis antes de atribuir uma idade numérica ou absoluta.

A datação absoluta

A datação absoluta determina a idade precisa de uma rocha ou fóssil através de métodos de datação radiométrica usando minerais radioativos que são encontrados em rochas e fósseis, eles servem como um relógio biológico. Muitas vezes, as camadas de rochas vulcânicas – rochas vulcânicas normalmente contêm minerais naturalmente radioativos – acima e abaixo das camadas que contêm os fósseis podem ser datadas para fornecer um intervalo de datas para as rochas onde estão os fósseis.

Um feldspato mineral naturalmente radioativo, visto ao microscópio. Minerais radioativos funcionam como relógios naturais que ajudam a fazer as datações de fósseis e rochas. (Erin DiMaggio, Penn State University)

Usando técnicas baseadas no decaimento radioativo de isótopos podemos chegar a idade de um fóssil. Medindo-se a razão entre a quantidade do isótopo original (isótopo pai) e a quantidade dos isótopos em que que ele se divide, (isótopos filhos) a idade do fóssil pode então ser determinada.

A taxa desse decaimento radioativo é chamada meias-vidas. Se um isótopo radioativo tem uma meia-vida de 5.000 anos, isso significa que, depois de 5.000 anos, exatamente metade dele terá decaído do isótopo pai para os isótopos filhos. Depois de outros 5.000 anos, metade do isótopo pai restante terá decaído.

Carbono-14 e potássio-40

Embora as pessoas estejam muito mais familiarizadas com a datação por carbono, ela raramente é aplicável aos fósseis. Isso por que o isótopo radioativo do carbono usado na datação por carbono, tem uma meia-vida de 5730 anos, por isso decai muito rapidamente. Por isso a datação por carbono só pode ser usada para datar fósseis com menos de 50.000 anos. 

Já o potássio-40, tem meia vida de 1,25 bilhão de anos e é comum em rochas e minerais. Isso o torna ideal para datar rochas e fósseis muito mais antigos. Como é o exemplo de um escorpião de 443 milhões de anos, que é considerado o animal terrestre mais antigo já descoberto.

Dois espécimes fósseis de Parioscorpio venator, desenterrados em Wisconsin. Este escorpião foi uma das primeiras formas de vida mais antiga a andar na Terra. (Wendruff et al., Scientific Reports, 2020)

Outros métodos de datações de fósseis

Atualmente os cientistas já tem uma grande quantidade de ferramentas à sua disposição, mas, ainda assim, algumas rochas e fósseis são difíceis de serem datadas. As inovações nos métodos de datação existentes estão eliminando essas barreiras. Por exemplo, as revisões de um método chamado ressonância de rotação eletrônica permitem que os cientistas datem fósseis raros, porque podem datar diretamente o fóssil sem danificar visivelmente a amostra.

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Cientistas brasileiros reescrevem a história do gênero humano

Docente da Unesp é autor principal de artigo escrito com colegas do Brasil e exterior

05/07/2019 por: Herton Escobar | Jornal da USP

Professor no IGCE de Rio Claro, Giancarlo Scardia foi responsável pela datação das amostras encontradas nas expedições na Jordânia. Imagem: Divulgação.

 

A já complicada e sempre polêmica história da evolução humana acaba de ganhar uma nova versão, escrita por cientistas brasileiros. A espécie que teria saído da África pela primeira vez teria sido o Homo habilis, e não o Homo erectus; e isso teria acontecido 500 mil anos antes do que se pensava — o que permitiria explicar diversos mistérios relacionados à história dos hominídeos no Cáucaso, na China e na Indonésia.

A nova narrativa, apresentada no Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo (IEA-USP), é baseada em evidências arqueológicas desenterradas pelos pesquisadores no vale do rio Zarqa, na Jordânia, próximo à capital Amã. Eles descobriram centenas de ferramentas de pedra lascada com 1,9 milhão a 2,5 milhões de anos de idade, claramente produzidas por mãos humanas.
O problema é que, segundo a teoria que predomina hoje sobre a evolução e dispersão do gênero homo(linhagem que deu origem aos seres humanos modernos), o primeiro hominídeo a deixar a África foi o Homo erectus, entre 2 milhões e 1,8 milhão de anos atrás. Então, quem teria produzido aquelas ferramentas no Oriente Médio, meio milhão de anos antes?

Fotos e desenhos de ferramentas líticas, de 2,45 milhões de anos (Crédito: Fabio Parenti)
Pedras lascadas coletadas na Jordânia (Crédito: Cecília Bastos/USP Imagens)

O trabalho não chega a cravar um nome no papel, mas o pesquisador Walter Neves tem opinião convicta sobre o assunto: “Foi o Homo habilis”, profere ele. A datação dos artefatos jordanianos foi confirmada por três técnicas diferentes, e o Homo habilis era a única espécie de hominídeo (do gênero homo) que já vagava pela África naquela época, 2,5 milhões de anos atrás. Sendo assim, é o principal e único suspeito. O nome “homem habilidoso” refere-se justamente à sua associação pioneira com a produção de utensílios de pedra lascada.

“Acho que geramos a data precisa de saída dos hominídeos da África”, avalia Neves, professor aposentado do Instituto de Biociências da USP e pesquisador do IEA. O novo cronograma se encaixa perfeitamente — no tempo e no espaço — com o de outra descoberta recente, feita por outros estudiosos, que encontraram ferramentas líticas de 2,4 milhões de anos na Argélia, no norte da África, próximo à “porta de saída” para o Oriente Médio.

Segundo os pesquisadores, não há dúvidas sobre a idade dos artefatos da Jordânia nem sobre o fato de que eles foram produzidos por hominídeos (e não por processos naturais). “Há evidências muito claras de lascamento intencional”, disse o arqueólogo Fabio Parenti, do Departamento de Antropologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR), um dos líderes da pesquisa, que escava na região desde a década de 1990. As peças são principalmente núcleos e lascas de pedra, características da chamada “indústria olduvaiensi”, que nossos ancestrais mais primitivos do gênero homo usavam para quebrar objetos e cortar as carcaças de animais dos quais se alimentavam.

“Não encontramos fósseis porque essa região da Jordânia não conserva bem fósseis, mas achamos as ferramentas desses hominídeos”, explica Neves. “Os resultados não poderiam ser mais convergentes.”

Especialista em evolução humana, e popularmente conhecido como “pai da Luzia” — por conta de seu trabalho com o fóssil mineiro que se tornou símbolo do povoamento das Américas —, Neves é um dos seis autores do trabalho que será publicado neste sábado, 6 de julho, na revista Quarternary Science Reviews. Ele e Parenti assinam o estudo com o geólogo Giancarlo Scardia, da Universidade Estadual Paulista (Unesp – Rio Claro), e o geoarqueólogo Astolfo Araújo, do Museu de Arqueologia e Etnologia da USP, além de colaboradores nos Estados Unidos e na Alemanha, que contribuíram com parte das análises.
Equipe de pesquisadores durante exploração que encontrou ferramentas de pedra lascada no vale do rio Zarqa, na Jordânia (Crédito: Giancarlo Scardia)
Neves acredita que as ferramentas foram produzidas por uma população de Homo habilis recém-saída da África, em rota para a região do Cáucaso, onde mais tarde o Homo habilis daria origem ao Homo erectus — uma espécie maior, mais inteligente e mais moderna de hominídeo, considerada por muitos como a precursora do homem moderno (Homo sapiens).

Os famosos fósseis de Dmanisi, na República da Geórgia, segundo Neves, seriam de uma forma transitória de hominídeo, com características tanto de Homo habilis quanto de Homo erectus; o que explicaria a grande variabilidade morfológica dos crânios encontrados ali, com 1,8 milhão de anos de idade. Essa diversidade já é discutida há anos pela comunidade científica internacional, levando alguns pesquisadores a propor que Homo erectus e Homo habilis não eram espécies diferentes, mas, na verdade, variações de uma mesma linhagem; com uma variabilidade anatômica equivalente à que existe, ainda hoje, entre os chimpanzés.

“Acho que nossa pesquisa vai encerrar de vez essa discussão”, disse Neves. A variabilidade dos crânios de Dmanisi, segundo ele, “é exatamente o que se esperaria de uma espécie transitória”.
Nesse caso, então, o Homo erectus teria evoluído primeiramente no Cáucaso, e só depois migrado para dentro da África, onde seus fósseis mais antigos datam, também, e só começam a aparecer por volta de 1,8 milhão de anos atrás.

“O grande desbravador”

Além da diversidade de Dmanisi, uma saída precoce do Homo habilis da África também ajudaria a explicar a descoberta recente de artefatos de pedra lascada em Shangchen, no leste da China, com 2,1 milhões de anos — ou seja, anteriores ao Homo erectus. Neves acredita que elas, também, tenham sido produzidas pelo Homo habilis — o que significaria que o Homo habilis não só foi o primeiro a sair da África, como o primeiro a ocupar a Eurásia.

“O grande desbravador foi o habilis”, afirma Neves. O Homo habilis era bem menor do que o Homo erectus, tanto em estatura (1,20 m x 1,75 m) quanto em volume cerebral (650 cm3 x 850 cm3), mas já era bípede e perfeitamente capaz de caminhar longas distâncias, garante Neves.

Mais audacioso ainda, ele sugere que o Homo habilis — e não o Homo erectus — foi a espécie que deu origem ao Homo floresiensis, um hominídeo pigmeu que viveu até bem recentemente (20 mil anos atrás) na Ilha de Flores, na Indonésia. Apelidado de Hobbit, ele tinha pouco mais de 1 metro de altura e um cérebro equivalente em tamanho ao de um chimpanzé.

Pesquisadores debatem há anos, intensamente, se o Homo floresiensis era uma espécie portadora de microcefalia ou outra malformação genética, ou apenas uma versão reduzida de um Homo erectus — encolhida pelo chamado “efeito ilha”, um processo evolutivo que tende a reduzir o tamanho de espécies que vivem restritas a ambientes insulares.

Para Neves, a hipótese do Homo habilis faz mais sentido, porque se tratava de uma espécie já naturalmente menor. “Seria muito mais fácil para a evolução espremer um Homo habilis no formato de um floresiensis do que um Homo erectus”, diz.
Reconstruir a história da evolução humana é como tentar reescrever o roteiro de um filme baseado apenas em um trailer, ou narrar a história de um livro com base apenas em algumas folhas, sem saber exatamente quem são os personagens, de onde eles vêm, como eles se relacionam ou o que cada um faz. As evidências são poucas e difíceis de serem encontradas, o que faz da paleoantropologia (o estudo da evolução humana com base em fósseis) um do campos mais competitivos, polêmicos e espetaculares da ciência.

Ceticismo

Os pesquisadores não têm dúvida que o trabalho e suas implicações para o estudo da evolução humana serão recebidos com “muito ceticismo” pela comunidade científica internacional. “Vamos ser destroçados”, declarou Neves, com a tranquilidade de quem já está calejado nesse tipo de coisa. “Com certeza vamos encontrar ceticismo, mas faz parte da ciência”, disse Scardia, primeiro autor do trabalho e responsável pela datação do material. “Temos muita confiança nos nossos resultados.”
O natural seria que uma descoberta desse porte fosse publicada numa revista de maior impacto, como Natureou Science. Só não foi, segundo Neves, porque os editores dessas revistas “não acreditam que possa haver vida inteligente abaixo do Equador”, pelo menos no que diz respeito à paleoantropologia — uma área na qual o Brasil não tem tradição de pesquisa internacional.
“Não queria me aposentar antes de botar o Brasil no mapa da paleoantropologia mundial”, desabafa o sempre polêmico e aguerrido Neves. “Engulam ou não, o Brasil está no mapa agora.”

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Como funciona a datação por carbono-14?

Você já deve ter visto ou lido notícias sobre artefatos antigos fascinantes: em uma escavação arqueológica, um pedaço de ferramenta feita de madeira é encontrado e o arqueólogo descobre que ele tem 5 mil anos de idade. A múmia de uma criança é encontrada no alto dos Andes e um arqueólogo diz que a criança viveu há mais de 2 mil anos. Mas como os cientistas sabem a idade de um objeto ou de restos humanos? Que métodos eles usam e como é que esses métodos funcionam? Neste artigo, vamos examinar os métodos (prestando atenção especial na datação por carbono 14) pelos quais os cientistas usam a radioatividade para determinar a idade dos objetos.

A datação por carbono 14 é uma maneira de determinar a idade de certos artefatos arqueológicos de origem biológica com até 50 mil anos. Ela é usada para datar objetos como ossos, tecidos, madeira e fibras de plantas usados em atividades humanas no passado relativamente recente.

Como é criado o carbono 14

Todos os dias, raios cósmicos entram na atmosfera terrestre em grandes quantidades. Para se ter um exemplo, cada pessoa é atingida por cerca de meio milhão de raios cósmicos a cada hora. Não é nada raro um raio cósmico colidir em outro átomo na atmosfera e criar um raio cósmico secundário na forma de um nêutron energizado, e que esses nêutrons energizados, por sua vez, acabem colidindo com átomos de nitrogênio. 

Quando o nêutron colide, um átomo de nitrogênio 14 (com sete prótons e sete nêutrons) se transforma em um átomo de carbono 14 (seis prótons e oito nêutrons) e um átomo de hidrogênio (um próton e nenhum nêutron). O carbono 14 é radioativo e tem meia-vida de cerca de 5.700 anos.

Carbono 14 nos seres vivos

Os átomos de carbono 14 criados por raios cósmicos combinam-se com oxigênio para formar dióxido de carbono, que as plantas absorvem naturalmente e incorporam a suas fibras por meio da fotossíntese. Como os animais e humanos comem plantas, acabam ingerindo o carbono 14 também. A relação de carbono normal (carbono 12) pela de carbono 14 no ar e em todos os seres vivos mantém-se constante durante quase todo o tempo. Talvez um em cada trilhão de átomos de carbono seja um átomo de carbono 14. Os átomos de carbono 14 estão sempre decaindo, mas são substituídos por novos átomos de carbono 14, sempre em uma taxa constante. Nesse momento, seu corpo tem uma certa porcentagem de átomos de carbono 14 nele, e todas as plantas e animais vivos têm a mesma porcentagem que você.

Datando um fóssil

Assim que um organismo morre, ele pára de absorver novos átomos de carbono. A relação de carbono 12 por carbono 14 no momento da morte é a mesma que nos outros organismos vivos, mas o carbono 14 continua a decair e não é mais reposto. Numa amostra a meia-vida do carbono 14 é de 5.700 anos, enquanto a quantidade de carbono 12, por outro lado, permanece constante. Ao olhar a relação entre carbono 12 e carbono 14 na amostra e compará-la com a relação em um ser vivo, é possível determinar a idade de algo que viveu em tempos passados de forma bastante precisa.

Uma fórmula usada para calcular a idade de uma amostra usando a datação por carbono 14 é:

 t = [ ln (N_f/N_o) / (-0,693) ] x t_1/2

em que In é o logaritmo neperiano, N_f/N_o é a porcentagem de carbono 14 na amostra comparada com a quantidade em tecidos vivos e t_1/2 é a meia-vida do carbono 14 (5.700 anos).

Por isso, se você tivesse um fóssil com 10% de carbono 14 em comparação com uma amostra viva, o fóssil teria:

 t = [ln (0,10)/(-0,693)] x 5.700 anos

t = [(-2,303)/(-0,693)] x 5.700 anos

t = [3,323] x 5.700 anos

t = 18.940 anos de idade

Como a meia-vida do carbono 14 é de 5.700 anos, ela só é confiável para datar objetos de até 60 mil anos. No entanto, o princípio usado na datação por carbono 14 também se aplica a outros isótopos. O potássio 40 é outro elemento radioativo encontrado naturalmente em seu corpo e tem meia-vida de 1,3 bilhão de anos. Além dele, outros radioisótopos úteis para a datação radioativa incluem o urânio 235 (meia-vida = 704 milhões de anos), urânio 238 (meia-vida = 4,5 bilhões de anos), tório 232 (meia-vida = 14 bilhões de anos) e o rubídio 87 (meia-vida = 49 bilhões de anos).

O uso de radioisótopos diferentes permite que a datação de amostras biológicas e geológicas seja feita com um alto grau de precisão. No entanto, a datação por radioisótopos pode não funcionar tão bem no futuro. Qualquer coisa que tenha morrido após os anos 40, quando bombas nucleares, reatores nucleares e testes nucleares em céu aberto começaram a causar mudanças, será mais difícil de se datar com precisão.

Para saber mais, acesse o link do SEARA da Ciência.

Fonte: Site HowStuffWorks

"Cradle of Humankind" fossils can now be dated

"Berço da Humanidade "- fósseis agora podem ser datados

A light-colored flowstone deposit lies atop lithified red sediments in a South African cave where hominin fossils were found. Researchers dated such flowstones to constrain the ages of fossils found in adjacent sedimentary layers. Credit: Robyn Pickering.

 

Robyn Pickering foi ensinada como estudante de graduação sobre uma coleção de cavernas de calcário no norte da África do Sul, conhecida coletivamente como o Berço da Humanidade para o tesouro dos primeiros fósseis de hominídeos descobertos lá. Ela aprendeu que, ao contrário dos fósseis hominídeos desenterrados na África Oriental, cujas idades foram constrangidas ao datar as camadas circundantes de cinzas vulcânicas, os fósseis do Berço - incluindo espécimes bem preservados do Australopithecus africanus e do recentemente descoberto Homo naledi, entre outros - eram impossíveis de datar independentemente.

Agora, Pickering, um geoquímico isotópico da Universidade da Cidade do Cabo, e seus colegas descobriram uma maneira de datar os fósseis sul-africanos, afinal. Em um estudo recente publicado na Nature, os pesquisadores relatam idades para pedras de fluxo - depósitos horizontais de carbonato de cálcio que formam cimentos naturais em pisos de cavernas - em oito cavernas no Berço da Humanidade. O fluxo de rochas revestem as camadas de sedimento de fósseis, permitindo que as faixas etárias para os fósseis sejam determinadas.

Estima-se comparando os ossos de animais encontrados nas proximidades com os de aparência semelhante na África Oriental, cujas idades foram determinadas com segurança. Esse tipo de datação relativa vem com mais incerteza e se baseia na suposição de que a evolução na África Oriental estava ocorrendo ao mesmo tempo e na mesma proporção que na África do Sul, de acordo com Bernard Wood, paleoantropólogo da George Washington University em Washington, DC. que não estava envolvido no estudo.

The arid landscape of the Cradle of Humankind today was wetter and more vegetated at times in the past, according to the new study. Credit: Robyn Pickering

 

"Este conjunto de dados traz o registro sul-africano de volta à história [da paleoantropologia], de volta à conversa, porque as cavernas têm suas próprias idades - elas não são idades relativas e não são comparadas à África Oriental", diz Pickering.

  Até o momento, as pedras de fluxo, Pickering e sua equipe aplicaram datação com chumbo-urânio, uma técnica que normalmente é usada para datar rochas que são centenas de milhões a bilhões de anos, enquanto as pedras do fluxo eram meros milhões. O trabalho foi demorado, representando mais de uma década de pesquisa e rigor: há mais chumbo na impressão digital de uma pessoa do que nas amostras de fluxo, diz Pickering. Isso significava que os pesquisadores tinham que tomar precauções para evitar a contaminação de amostras, incluindo o trabalho em um laboratório com pressão positiva e ar filtrado.
No final, suas análises mostraram que as pedras do Cradle of Humankind datavam de vários intervalos curtos entre 3,2 milhões e 1,3 milhões de anos atrás. Os fluxos de rochas teriam se formado quando o clima regional predominante era úmido e a água corrente era abundante, sugeriram os pesquisadores, e provavelmente quando as cavernas estavam cobertas de vegetação e fechadas do mundo exterior, permitindo que as camadas de carbonato de cálcio se formassem desinibidas. Com datas estabelecidas para os fluxos, é possível restringir as idades dos fósseis de hominídeos preservados em camadas de sedimentos que seriam depositadas quando as cavernas estivessem abertas durante climas relativamente secos e empoeirados.

David Strait, a paleoanthropologist at Washington University in St. Louis and a co-author of the research, says the discovery of the alternating layers deposited during wet and dry times reveals gaps in the South African fossil record that were previously unknown.

“Os períodos úmidos nos dão as pedras do fluxo, que são maravilhosas porque nos deixam saber quantas partes da caverna são antigas, mas também limitam nossa capacidade de ver o que está acontecendo no passado” naqueles tempos, porque nenhum fóssil era preservado quando o flowstones estavam se formando, diz Estreito. "Estamos apenas obtendo uma janela para o que a paisagem e a comunidade faunística eram em condições relativamente secas".

Apesar da limitação, o novo método de datar fluxos - depósitos que são onipresentes em cavernas e que antes eram considerados um incômodo - é um desenvolvimento importante, diz Wood. Ter um meio de datar definitivamente fósseis no Berço da Humanidade aumenta o valor científico dos fósseis, diz ele.
Depois de desenvolver o método de urânio-chumbo para as pedras de fluxo, Pickering diz que agora ela está voltada para fazer o mesmo para calcrete, crosta de carbonato de cálcio encontrada em muitos sítios arqueológicos ao ar livre na África do Sul que ainda não foram datados. “Todo mundo diz que [calcrete] é impossível até hoje”, diz ela, “o que torna irresistível para mim”.

Maddie Bender

Bender is an undergraduate at Yale University studying evolutionary biology and an extern at EARTH. Her bylines have also appeared at CNN and the Yale Daily News. Follow Bender on Twitter @MaddieOBender.

Age estimates for hominin fossils and the onset of the Upper Palaeolithic at Denisova Cave

• Katerina Douka,
• Viviane Slon,
• Zenobia Jacobs,
• Christopher Bronk Ramsey,
• Michael V. Shunkov,
• Anatoly P. Derevianko,
• Fabrizio Mafessoni,
• Maxim B. Kozlikin,
• Bo Li,
• Rainer Grün,
• Daniel Comeskey,
• Thibaut Devièse,
• Samantha Brown,
• Bence Viola,
• Leslie Kinsley,
• Michael Buckley,
• Matthias Meyer,
• Richard G. Roberts,
• Svante Pääbo,
• Janet Kelso &
• Tom Higham 

Naturevolume 565, pages640–644 (2019) | Download Citation

Abstract

Denisova Cave in the Siberian Altai (Russia) is a key site for understanding the complex relationships between hominin groups that inhabited Eurasia in the Middle and Late Pleistocene epoch. DNA sequenced from human remains found at this site has revealed the presence of a hitherto unknown hominin group, the Denisovans^1,2, and high-coverage genomes from both Neanderthal and Denisovan fossils provide evidence for admixture between these two populations³.

Determining the age of these fossils is important if we are to understand the nature of hominin interaction, and aspects of their cultural and subsistence adaptations. Here we present 50 radiocarbon determinations from the late Middle and Upper Palaeolithic layers of the site.

We also report three direct dates for hominin fragments and obtain a mitochondrial DNA sequence for one of them. We apply a Bayesian age modelling approach that combines chronometric (radiocarbon, uranium series and optical ages), stratigraphic and genetic data to calculate probabilistically the age of the human fossils at the site. Our modelled estimate for the age of the oldest Denisovan fossil suggests that this group was present at the site as early as 195,000 years ago (at 95.4% probability). All Neanderthal fossils—as well as Denisova 11, the daughter of a Neanderthal and a Denisovan⁴—date to between 80,000 and 140,000 years ago.

Também relatamos três datas diretas para fragmentos de hominina e obtemos uma seqüência de DNA mitocondrial para uma delas. Aplicamos uma abordagem bayesiana de modelagem etária que combina dados crométricos (radiocarbono, séries de urânio e idades ópticas), estratigráficos e genéticos para calcular probabilisticamente a idade dos fósseis humanos no local. Nossa estimativa modelada para a idade do mais antigo fóssil de Denisovan sugere que esse grupo estava presente no local há 195 mil anos (com 95,4% de probabilidade). Todos os fósseis de neandertais - assim como Denisova 11, filha de um neandertal e um de Denisovan - datam entre 80 mil e 140 mil anos atrás.

The youngest Denisovan dates to 52,000–76,000 years ago. Direct radiocarbon dating of Upper Palaeolithic tooth pendants and bone points yielded the earliest evidence for the production of these artefacts in northern Eurasia, between 43,000 and 49,000 calibrated years before present (taken as ad 1950).

O mais novo Denisovan data de 52.000 a 76.000 anos atrás. A datação direta por radiocarbono dos pingentes dentais e pontos ósseos do Paleolítico Superior produziu as primeiras evidências para a produção desses artefatos no norte da Eurásia, entre 43.000 e 49.000 anos calibrados antes do presente (dados em 1950).


On the basis of current archaeological evidence, it may be assumed that these artefacts are associated with the Denisovan population. It is not currently possible to determine whether anatomically modern humans were involved in their production, as modern-human fossil and genetic evidence of such antiquity has not yet been identified in the Altai region.