TEMPO GEOLÓGICO

A Terra é muito antiga - 4,5 bilhões de anos ou mais - de acordo com estimativas recentes. Este vasto período de tempo, chamado tempo geológico pelos cientistas da terra, é difícil de compreender nas unidades de tempo familiares de meses e anos, ou mesmo séculos. Como então os cientistas calculam o tempo geológico e por que eles acreditam que a Terra é tão antiga? Grande parte do segredo da idade da Terra está encerrada em suas rochas, e nossa busca secular pela chave levou ao início e alimentou o crescimento da ciência geológica.

As especulações da humanidade sobre a natureza da Terra inspiraram muito do folclore e lenda das primeiras civilizações, mas às vezes havia lampejos de percepção. O antigo historiador Heródoto, no século V aC, fez uma das primeiras observações geológicas registradas. Depois de encontrar conchas fósseis no interior do que hoje são partes do Egito e da Líbia, ele inferiu corretamente que o Mar Mediterrâneo já se estendia muito mais ao sul. Poucos acreditaram nele, no entanto, nem a ideia pegou. No século 3 aC, Eratóstenes descreveu uma Terra esférica e até calculou seu diâmetro e circunferência, mas o conceito de uma Terra esférica estava além da imaginação da maioria dos homens. Há apenas 500 anos, os marinheiros a bordo do Santa Mariaimplorou a Colombo que voltasse para que não navegassem para fora da "borda" da Terra. Opiniões e preconceitos semelhantes sobre a natureza e a idade da Terra aumentaram e diminuíram ao longo dos séculos. A maioria das pessoas, no entanto, parece ter tradicionalmente acreditado que a Terra é muito jovem – que sua idade pode ser medida em termos de milhares de anos, mas certamente não em milhões.

A evidência de uma Terra antiga está escondida nas rochas que formam a crosta e a superfície da Terra. As rochas não têm todas a mesma idade - ou quase - mas, como as páginas de uma longa e complicada história, elas registram os eventos que moldaram a Terra e a vida do passado. O registro, no entanto, está incompleto. Muitas páginas, especialmente nas primeiras partes, estão faltando e muitas outras estão esfarrapadas, rasgadas e difíceis de decifrar. Mas as páginas são preservadas o suficiente para recompensar o leitor com relatos de episódios surpreendentes que certificam que a Terra tem bilhões de anos.

Duas escalas são usadas para datar esses episódios e para medir a idade da Terra: uma escala de tempo relativa, baseada na sequência de estratificação das rochas e a evolução da vida, e a escala de tempo radiométrica, baseada na radioatividade natural de substâncias químicas. elementos em algumas rochas. Uma explicação da escala relativa destaca eventos no crescimento da própria ciência geológica; a escala radiométrica é um desenvolvimento mais recente emprestado das ciências físicas e aplicado a problemas geológicos.

ESCALA DE TEMPO RELATIVA

No final do século 18, a névoa de fantasia e misticismo que tendia a obscurecer a verdadeira natureza da Terra estava sendo varrida. Estudos cuidadosos de cientistas mostraram que as rochas tinham origens diversas. Algumas camadas rochosas, contendo restos fósseis claramente identificáveis ​​de peixes e outras formas de vida animal e vegetal aquática, originalmente formadas no oceano. Outras camadas, constituídas por grãos de areia limpos pelas ondas, obviamente formadas como depósitos de praia que marcavam as costas de mares antigos. Certas camadas estão na forma de bancos de areia e bancos de cascalho - detritos de rocha espalhados pela terra por riachos. Algumas rochas já foram fluxos de lava ou leitos de cinzas e cinzas lançados de vulcões antigos; outras são porções de grandes massas de rocha outrora derretida que esfriou muito lentamente muito abaixo da superfície da Terra.

Em locais onde as camadas de rochas são contorcidas, as idades relativas das camadas podem ser difíceis de determinar. Vista perto de Copiapó, Chile.

Entre os anos de 1785 e 1800, James Hutton e William Smith avançaram o conceito de tempo geológico e fortaleceram a crença em um mundo antigo. Hutton, um geólogo escocês, primeiro propôs formalmente o princípio fundamental usado para classificar as rochas de acordo com suas idades relativas. Ele concluiu, depois de estudar rochas em muitos afloramentos, que cada camada representava um intervalo específico de tempo geológico. Além disso, ele propôs que onde quer que camadas não contorcidas fossem expostas, a camada inferior era depositada primeiro e, portanto, era a camada mais antiga exposta; cada camada sucessiva, até a mais alta, era progressivamente mais jovem.

Hoje, tal proposta parece ser bastante elementar, mas, há quase 200 anos, representou um grande avanço no raciocínio científico ao estabelecer uma base racional para medições de tempo relativo. No entanto, ao contrário da datação de anéis de árvores - em que cada anel é uma medida de 1 ano de crescimento - nenhuma taxa precisa de deposição pode ser determinada para a maioria das camadas de rocha. Portanto, a duração real do tempo geológico representado por qualquer camada é geralmente desconhecida ou, na melhor das hipóteses, uma questão de opinião.

Um paleontólogo do US Geological Survey examinando os ossos fósseis de Paleoparadoxia, um mamífero aquático que viveu cerca de 14 milhões de anos atrás.

William "Strata" Smith, engenheiro civil e agrimensor, conhecia bem as áreas do sul da Inglaterra onde "calcário e xisto são camadas como fatias de pão com manteiga". Seu hobby de coletar e catalogar conchas fósseis dessas rochas levou à descoberta de que certas camadas continham fósseis ao contrário de outras camadas. Usando esses fósseis-chave ou índices como marcadores, Smith pôde identificar uma camada específica de rocha onde quer que estivesse exposta. Como os fósseis realmente registram o desenvolvimento lento, mas progressivo da vida, os cientistas os usam para identificar rochas da mesma idade em todo o mundo.

A partir dos resultados dos estudos sobre as origens dos diversos tipos de rochas (petrologia), aliados aos estudos de estratificação de rochas (estratigrafia) e da evolução da vida (paleontologia), os geólogos reconstroem a sequência de eventos que moldou a superfície da Terra. Seus estudos mostram, por exemplo, que durante um determinado episódio a superfície da terra foi elevada em uma parte do mundo para formar altos planaltos e cadeias de montanhas. Após o soerguimento do terreno, as forças da erosão atacaram as terras altas e os detritos rochosos erodidos foram transportados e redepositados nas terras baixas. Durante o mesmo intervalo de tempo em outra parte do mundo, a superfície da terra diminuiu e foi coberta pelos mares. Com o afundamento da superfície terrestre, os sedimentos foram depositados no fundo do oceano.

Eventos recorrentes como a construção de montanhas e a invasão do mar, dos quais as próprias rochas são registros, compreendem unidades de tempo geológico, embora as datas reais dos eventos sejam desconhecidas. Em comparação, a história da humanidade é organizada de forma semelhante em unidades relativas de tempo. Falamos de eventos humanos como ocorrendo BC ou AD – amplas divisões de tempo. Vãos mais curtos são medidos pelas dinastias do antigo Egito ou pelos reinados de reis e rainhas na Europa. Os geólogos fizeram a mesma coisa com o tempo geológico, dividindo a história da Terra em Eras – grandes extensões baseadas no caráter geral da vida que existia durante esses tempos – e Períodos – períodos mais curtos baseados em parte em evidências de grandes distúrbios da Terra. crosta.

O Wingate Sandstone é uma formação marrom-avermelhada que consiste em grande parte de areia soprada pelo vento que se acredita ter se acumulado como dunas do deserto na região de Four Corners, no sudoeste dos Estados Unidos, há cerca de 200 milhões de anos. A erosão desta formação geralmente produz falésias verticais. Vista perto de Gateway, Colorado.

Os nomes usados ​​para designar as divisões do tempo geológico são uma fascinante mistura de palavras que marcam destaques no desenvolvimento histórico da ciência geológica nos últimos 200 anos. Quase todos os nomes significam a aceitação de um novo conceito científico - um novo degrau na escada do conhecimento geológico.

Os exemplos a seguir mostram como as próprias camadas de rocha são usadas como uma escala de tempo relativa:

• Um diagrama correlaciona ou combina unidades rochosas de três localidades dentro de uma pequena área por meio de seções geológicas compiladas a partir de resultados de estudos de campo.

• Outro diagrama (212K) é uma seção geológica composta, bastante simplificada.

ESCALA DE TEMPO RADIOMÉTRICA

A descoberta do decaimento radioativo natural do urânio em 1896 por Henry Becquerel, o físico francês, abriu novas perspectivas na ciência. Em 1905, o físico britânico Lord Rutherford - após definir a estrutura do átomo - fez a primeira sugestão clara para o uso da radioatividade como ferramenta para medir o tempo geológico diretamente; pouco depois, em 1907, o professor BB Boltwood, radioquímico da Universidade de Yale, publicou uma lista de idades geológicas baseadas na radioatividade. Embora as idades de Boltwood tenham sido revisadas desde então, elas mostraram corretamente que a duração do tempo geológico seria medida em termos de centenas a milhares de milhões de anos.

Um técnico do US Geological Survey usa um espectrômetro de massa para determinar as proporções de isótopos de neodímio contidos em uma amostra de rocha ígnea.

Os 40 anos seguintes foram um período de expansão da pesquisa sobre a natureza e o comportamento dos átomos, levando ao desenvolvimento da fissão e fusão nucleares como fontes de energia. Um subproduto dessa pesquisa atômica tem sido o desenvolvimento e o refinamento contínuo dos vários métodos e técnicas usados ​​para medir a idade dos materiais da Terra. A datação precisa foi realizada desde 1950.

Um elemento químico consiste em átomos com um número específico de prótons em seus núcleos, mas diferentes pesos atômicos devido a variações no número de nêutrons. Átomos do mesmo elemento com diferentes pesos atômicos são chamados de isótopos. O decaimento radioativo é um processo espontâneo no qual um isótopo (o pai) perde partículas de seu núcleo para formar um isótopo de um novo elemento (o filho). A taxa de decaimento é convenientemente expressa em termos de meia-vida de um isótopo, ou o tempo que leva para metade de um isótopo radioativo específico em uma amostra decair. A maioria dos isótopos radioativos tem taxas rápidas de decaimento (ou seja, meias-vidas curtas) e perdem sua radioatividade em poucos dias ou anos. Alguns isótopos, no entanto, decaem lentamente, e vários deles são usados ​​como relógios geológicos.

Isótopo Pai	Produto Filha Estável	Valores de meia-vida atualmente aceitos
Urânio-238	Chumbo-206	4,5 bilhões de anos
Urânio-235	Chumbo-207	704 milhões de anos
Tório-232	Chumbo-208	14,0 bilhões de anos
Rubídio-87	Estrôncio-87	48,8 bilhões de anos
Potássio-40	Argônio-40	1,25 bilhão de anos
Samário-147	Neodímio-143	106 bilhões de anos

A expressão matemática que relaciona o decaimento radioativo ao tempo geológico é chamada de equação da idade e é:

A datação de rochas por esses cronometristas radioativos é simples em teoria, mas os procedimentos de laboratório são complexos. Os números de isótopos pai e filho em cada amostra são determinados por vários tipos de métodos analíticos. A principal dificuldade está em medir precisamente quantidades muito pequenas de isótopos.

O método potássio-argônio pode ser usado em rochas tão jovens quanto alguns milhares de anos, bem como nas rochas mais antigas conhecidas. O potássio é encontrado na maioria dos minerais formadores de rocha, a meia-vida de seu isótopo radioativo potássio-40 é tal que quantidades mensuráveis ​​de argônio (filha) se acumularam em minerais contendo potássio de quase todas as idades, e as quantidades de potássio e argônio isótopos podem ser medidos com precisão, mesmo em quantidades muito pequenas. Sempre que possível, dois ou mais métodos de análise são usados ​​no mesmo espécime de rocha para confirmar os resultados.

Outro importante relógio atômico usado para datação é baseado no decaimento radioativo do isótopo carbono-14, que tem meia-vida de 5.730 anos. O carbono-14 é produzido continuamente na atmosfera superior da Terra como resultado do bombardeio de nitrogênio por nêutrons de raios cósmicos. Esse radiocarbono recém-formado se mistura uniformemente com o carbono não radioativo no dióxido de carbono do ar e, eventualmente, encontra seu caminho em todas as plantas e animais vivos. Com efeito, todo carbono em organismos vivos contém uma proporção constante de radiocarbono para carbono não radioativo. Após a morte do organismo, a quantidade de radiocarbono diminui gradualmente à medida que reverte para nitrogênio-14 por decaimento radioativo. Ao medir a quantidade de radioatividade restante em materiais orgânicos, a quantidade de carbono-14 nos materiais pode ser calculada e a hora da morte pode ser determinada. Por exemplo, se o carbono de uma amostra de madeira contém apenas metade do carbono-14 de uma planta viva, a idade estimada da madeira velha seria de 5.730 anos.

O relógio de radiocarbono tornou-se uma ferramenta extremamente útil e eficiente para datar os episódios importantes da pré-história e história recente do homem, mas devido à meia-vida relativamente curta do carbono-14, o relógio pode ser usado para datar eventos que ocorreram lugar apenas nos últimos 50.000 anos.

O seguinte é um grupo de rochas e materiais que foram datados por vários métodos de relógio atômico:

Amostra	Idade aproximada em anos
Envoltórios de pano de um touro mumificado Amostras retiradas de uma pirâmide em Dashur, Egito. Esta data está de acordo com a idade da pirâmide estimada a partir de registros históricos	2.050
Carvão Amostra, recuperada do leito de cinzas perto do Lago Crater, Oregon, é de uma árvore queimada na violenta erupção do Monte Mazama que criou o Lago Crater. Esta erupção cobriu vários Estados com cinzas, proporcionando aos geólogos um excelente fuso horário.	6.640
Carvão Amostra coletada no local "Marmes Man" no sudeste de Washington. Acredita-se que este abrigo rochoso esteja entre os mais antigos locais habitados conhecidos na América do Norte	10.130
madeira de abeto Amostra do leito florestal de Two Creeks perto de Milwaukee, Wisconsin, data de um dos últimos avanços da camada de gelo continental nos Estados Unidos.	11.640
Bispo Tuff Amostras coletadas de cinzas vulcânicas e pedra-pomes que cobrem detritos glaciais em Owens Valley, Califórnia. Este episódio vulcânico fornece um importante dado de referência na história glacial da América do Norte.	700.000
Cinza vulcanica Amostras coletadas de estratos em Olduvai Gorge, na África Oriental, que intercalam os restos fósseis de Zinjanthropus e Homo habilis – possíveis precursores do homem moderno.	1.750.000
Monzonita Amostras de rocha com cobre da vasta mina a céu aberto em Bingham Canyon. Utá.	37.500.000
Monzonita de quartzo Amostras coletadas em Half Dome, Yosemite National Park, Califórnia.	80.000.000
Granito Conway Amostras coletadas de Redstone Quarry nas Montanhas Brancas de New Hampshire.	180.000.000
Riolito Amostras coletadas em Mount Rogers, o ponto mais alto da Virgínia.	820.000.000
Pikes Peak Granito Amostras coletadas no topo de Pikes Peak, Colorado.	1.030.000.000
Gneisse Acredita-se que amostras de afloramentos na área da Carélia no leste da Finlândia representem as rochas mais antigas da região do Báltico.	2.700.000.000
O Granito Velho Amostras de afloramentos no Transvaal, África do Sul. Essas rochas invadem rochas ainda mais antigas que não foram datadas.	3.200.000.000
Morton Gnaiss [ver Nota do Editor ] Acredita-se que amostras de afloramentos no sudoeste de Minnesota representem algumas das rochas mais antigas da América do Norte.	3.600.000.000

As amostras de carbono são convertidas em gás acetileno por combustão em uma linha de vácuo. O gás acetileno é então analisado em um espectrômetro de massa para determinar sua composição isotópica de carbono.

Intercalar a escala de tempo relativa com a escala de tempo atômica apresenta alguns problemas porque apenas certos tipos de rochas, principalmente a variedade ígnea, podem ser datadas diretamente por métodos radiométricos; mas essas rochas normalmente não contêm fósseis. Rochas ígneas são aquelas como granito e basalto que cristalizam a partir de material fundido chamado "magma".

Quando as rochas ígneas cristalizam, os minerais recém-formados contêm várias quantidades de elementos químicos, alguns dos quais possuem isótopos radioativos. Esses isótopos decaem dentro das rochas de acordo com suas taxas de meia-vida, e selecionando os minerais apropriados (aqueles que contêm potássio, por exemplo) e medindo as quantidades relativas de isótopos pais e filhos neles, a data em que a rocha cristalizou pode seja determinado. A maioria das grandes massas rochosas ígneas do mundo foram datadas dessa maneira.

A maioria das rochas sedimentares, como arenito, calcário e xisto, estão relacionadas à escala de tempo radiométrica, enquadrando-as dentro de fusos horários determinados pela datação de rochas ígneas adequadamente selecionadas, como mostrado por um exemplo hipotético .

Literalmente milhares de materiais datados estão agora disponíveis para uso em vários episódios da história da Terra dentro de fusos horários específicos. Muitos pontos na escala de tempo estão sendo revisados, no entanto, à medida que o comportamento dos isótopos na crosta terrestre é mais claramente compreendido. Assim, a ilustração gráfica da escala de tempo geológico, mostrando tanto o tempo relativo quanto o tempo radiométrico, representa apenas o estado atual do conhecimento. Certamente, revisões e modificações virão à medida que as pesquisas continuarem a melhorar nosso conhecimento da história da Terra.

IDADE DA TERRA

Até agora, os cientistas não encontraram uma maneira de determinar a idade exata da Terra diretamente das rochas terrestres porque as rochas mais antigas da Terra foram recicladas e destruídas pelo processo de placas tectônicas. Se houver alguma das rochas primordiais da Terra em seu estado original, elas ainda não foram encontradas. No entanto, os cientistas conseguiram determinar a idade provável do Sistema Solar e calcular uma idade para a Terra assumindo que a Terra e o resto dos corpos sólidos do Sistema Solar se formaram ao mesmo tempo e são, portanto, de a mesma idade.

As idades das rochas da Terra e da Lua e dos meteoritos são medidas pelo decaimento de isótopos radioativos de longa duração de elementos que ocorrem naturalmente em rochas e minerais e que decaem com meias-vidas de 700 milhões a mais de 100 bilhões de anos para isótopos estáveis ​​de outros elementos. Essas técnicas de datação, que estão firmemente fundamentadas na física e são conhecidas coletivamente como datação radiométrica, são usadas para medir a última vez que a rocha que está sendo datada foi derretida ou perturbada o suficiente para rehomogeneizar seus elementos radioativos.

Clique na imagem para ver uma representação gráfica do tempo geológico [344K]

Rochas antigas com mais de 3,5 bilhões de anos são encontradas em todos os continentes da Terra. As rochas mais antigas da Terra encontradas até agora são as Acasta Gneisses no noroeste do Canadá, perto do Great Slave Lake (4,03 Ga) e as rochas Isua Supracrustal no oeste da Groenlândia (3,7 a 3,8 Ga), mas rochas bem estudadas quase tão antigas também são encontradas em o Vale do Rio Minnesota e o norte de Michigan (3,5-3,7 bilhões de anos), na Suazilândia (3,4-3,5 bilhões de anos) e na Austrália Ocidental (3,4-3,6 bilhões de anos). [Ver Nota do Editor.] Essas rochas antigas foram datadas por vários métodos de datação radiométrica e a consistência dos resultados dá aos cientistas a confiança de que as idades estão corretas em alguns por cento. 

Uma característica interessante dessas rochas antigas é que elas não são de nenhum tipo de "crosta primordial", mas são fluxos de lava e sedimentos depositados em águas rasas, uma indicação de que a história da Terra começou bem antes dessas rochas serem depositadas. Na Austrália Ocidental, cristais únicos de zircão encontrados em rochas sedimentares mais jovens têm idades radiométricas de até 4,3 bilhões de anos, tornando esses minúsculos cristais os materiais mais antigos encontrados na Terra até agora. As rochas geradoras desses cristais de zircão ainda não foram encontradas. As idades medidas para as rochas e cristais mais antigos da Terra mostram que a Terra tem pelo menos 4 anos. 3 bilhões de anos, mas não revelam a idade exata da formação da Terra. A melhor idade para a Terra (4,54 Ga) é baseada em pistas antigas, presumidas de estágio único, juntamente com as proporções de Pb em troilita de meteoritos de ferro, especificamente o meteorito Canyon Diablo. Além disso, grãos minerais (zircão) com idades U-Pb de 4,4 Ga foram recentemente relatados em rochas sedimentares no centro-oeste da Austrália. A Lua é um planeta mais primitivo que a Terra porque não foi perturbado pelas placas tectônicas; assim, algumas de suas rochas mais antigas são mais abundantes. Apenas um pequeno número de rochas foi devolvido à Terra pelas seis missões Apollo e três Luna. Essas rochas variam muito em idade, um reflexo de suas diferentes idades de formação e suas histórias subsequentes. As rochas lunares datadas mais antigas, no entanto, têm idades entre 4,4 e 4 anos. 5 bilhões de anos e fornecem uma idade mínima para a formação do nosso vizinho planetário mais próximo. 

Milhares de meteoritos, que são fragmentos de asteróides que caem na Terra, foram recuperados. Esses objetos primitivos fornecem as melhores idades para o tempo de formação do Sistema Solar. São mais de 70 meteoritos, de diferentes tipos, cujas idades foram medidas por meio de técnicas de datação radiométrica. Os resultados mostram que os meteoritos e, portanto, o Sistema Solar, se formaram entre 4,53 e 4,58 bilhões de anos atrás. A melhor idade para a Terra não vem da datação de rochas individuais, mas de considerar a Terra e os meteoritos como parte do mesmo sistema evolutivo no qual a composição isotópica do chumbo, especificamente a proporção de chumbo-207 para chumbo-206, muda ao longo do tempo devido a a decaimento do urânio-235 radioativo e do urânio-238, respectivamente. 

Os cientistas usaram essa abordagem para determinar o tempo necessário para que os isótopos nos minérios de chumbo mais antigos da Terra, dos quais existem apenas alguns, evoluam de sua composição primordial, medida em fases livres de urânio de meteoritos de ferro, para suas composições em o tempo em que esses minérios de chumbo se separaram de seus reservatórios do manto. Esses cálculos resultam em uma idade da Terra e dos meteoritos e, portanto, do Sistema Solar, de 4,54 bilhões de anos com uma incerteza de menos de 1%. Para ser mais preciso, esta idade representa a última vez que os isótopos de chumbo foram homogêneos em todo o Sistema Solar interior e o tempo em que o chumbo e o urânio foram incorporados aos corpos sólidos do Sistema Solar. A idade de 4.

Para informações adicionais sobre este assunto, veja The Age of the Earth , de G. Brent Dalrymple, publicado pela Stanford University Press (Stanford, Califórnia) em 1991 (492 p.).

In Groundbreaking Find, Three Kinds of Early Humans Unearthed Living Together in South Africa

The different hominid species, possibly including the oldest-known Homo erectus, existed in the region’s hills and caves

The Drimolen excavations and excavated fossils. (Andy Herries)

By Brian Handwerk

smithsonianmag.com
April 2, 2020

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Scientists studying the roots of humanity’s family tree have found several branches entangled in and around a South African cave.

Two million years ago, three different early humans—Australopithecus, Paranthropus, and the earliest-known Homo erectus—appear to have lived at the same time in the same place, near the Drimolen Paleocave System. How much these different species interacted remains unknown. But their contemporaneous existence suggests our ancient relations were quite diverse during a key transitional period of African prehistory that saw the last days of Australopithecus and the dawn of H. erectus’s nearly two-million-year run.

“We know that the old idea, that when one species occurs another goes extinct and you don’t have much overlap, that’s just not the case,” says study coauthor Andy Herries, a paleoanthropologist at La Trobe University in Australia.

Homo erectus cranium with stylized projection of the outline of the rest of the skull. (Andy Herries, Jesse Martin and Renaud Joannes-Boyau)

Three Species, One Place

Australopithecus africanus is the most primitive of this trio. The lineage dates to 3.3 million years ago and combines human features with ape-like attributes including long, tree climbing-arms. Despite these intermediate features, Australopithecus’s exact relation to modern humans remains unknown. The species is thought to have died out around 2 million years ago.

Paranthropus robustus, an offshoot of the human family tree not considered a direct human ancestor, is known for large, powerful jaws and teeth that could pulverize a diet of nuts, seeds, roots and tubers. Paranthropus lived from perhaps 2 million years ago (the remains described in this study are the earliest known) until about 1.2 million years ago.

Homo erectus was the first ancestor of modern humans to have human-like body proportions and the first to appear outside of Africa. The species appeared in what is now the nation of Georgia 1.85 million years ago and survived in some Indonesian enclaves until as recently as 117,000 years ago. It’s generally believed that they first evolved in Africa, and the cranium find described at Drimolen would push back their earliest-known occurrence anywhere in the world by more than 100,000 years.

“It’s an excellent paper, and it looks quite convincing,” says Fred Spoor of the Natural History Museum, London. “It would have been ideal if there was more of the cranium, but I think they make a very good case that it’s Homo and that the closest affinities are probably with erectus. And that would make it quite likely the oldest Homo erectus-like thing.”

The drimolen fossil site. (Andy Herries)

“I have no doubt that they have something that is of the genus Homo,” adds Rick Potts, a paleoanthropologist and head of the Smithsonian’s Human Origins Program. But Potts notes that the incomplete skull doesn’t show all the telltale features that would characterize it as Homo erectus or some other relative. Furthermore, the cranium belongs to a 2- or 3-year-old child, for which comparisons are scarce. “I’m not 100 percent sure that they have Homo erectus. And that would be one of the really interesting parts of the study, because if they do have Homo erectus then it is the earliest known in the world.”

Out of Africa, or Within Africa?

If Herries and colleagues are correct that they have found Homo erectus, the early dates of the find pose an intriguing question: How did the species arrive in South Africa?

One possibility is that H. erectus originated here and later spread to East Africa and then out of the continent. However, Herries says that the discovery of the oldest-known bones doesn’t necessarily mean H. erectus started in this locale. Perhaps they migrated to the area.

“It seems that Homo erectus and Paranthropus and stone tools all suddenly occur in South Africa at this point,” Herries says. “This suggests that we’ve got movement into the region, and I think it’s really part of this same sort of story. We talk about 'Out of Africa' a lot, but the hominids didn’t know they were going out of Africa. They were just moving.”

Herries and colleagues cite some evidence for non-hominid migrations that may lend weight to this theory. An extinct prehistoric zebra and springbok appear at South African sites during this same time, suggesting some environmental factors spurred their relatively sudden migration into the region from regions further north where they are known to have lived earlier.

It’s a question of putting our ancestors in their place ecologically, Potts says, which drives much of his work on hominin evolution. “We think a lot about what’s going on with other mammals when looking at explanations of human evolution,” he says. “This period around 2 million years ago is one of prolonged, very high climate variability in Eastern Africa. I think that’s just the right conditions for animals to be moving around to track different environments.”

If it was a migrant, H. erectus would have moved into an area that was already occupied by other ancient hominids and shared the same landscape with them for a significant time. “The fact that in a small area in South Africa you have not just three species but three different genera, … at the same time is neat,” says Spoor, who this week published a study modeling the brains of the famed hominid Lucy and her kin. “This will certainly put Drimolen back on the map.”

“We talk a lot about [diverse species coexisting] with Neanderthals, modern humans, and Denisovans, and we can see that with DNA, but we don’t have that ability with this earlier stuff,” adds Herries. “I’m sure it happened and this may be one of the first instances where we can really see it.”

La Trobe University PhD student Angeline Leece in front of fossil bearing brecccia at Drimolen. (Jesse Martin)

A Dating Dilemma

The Drimolen Paleocave System is part of South Africa’s Unesco World Heritage Site called the Cradle of Humankind, a collection of limestone caves near Johannesburg that are one of Africa’s two great sources of hominid fossils. More than 900 have been found, representing at least 5 different species, during excavations that began nearly a century ago.

The big problem in South Africa has been dating all these finds. East Africa’s rift valleys, the continent’s other great hominin fossil source, feature layers of volcanic ash that can be dated by measuring the decay of radioactive elements, thereby dating the fossils within. In many South African caves, by contrast, older, fossil-filled sections have collapsed into lower areas. Modern humans operated mines in the area, too. The result is a confusing and complicated landscape that defies easy reconstruction.

Herries, who specializes in geochronology, says the Drimolen site is a bit different. It’s a small cavern that was deposited during a short period when water sunk into the cave, leaving a large sediment cone in the middle in which the fossils were found. Studies of the cave sediments show that this happened during a short window of time when Earth’s magnetic field flipped, a major help in dating the finds.

“That’s a huge advantage because we know when these magnetic changes occurred in the past,” Herries says. Scientists know when the field flips because the event leaves magnetic patterns in volcanic rock, especially in lava on the ocean floor, leaving a record of these reversals.

By using the known rate at which uranium decays into lead the team dated a tiny flowstone in the middle of the cave, formed by minerals in water that moved across the cave walls and floor, to about 1.95 million years ago—just in time for the magnetic field reversal. “That’s the critical combination that allowed us to date those layers, and date the bits where the crania come from which are slightly older than that.” The team also dated molars associated with the fossils using Electron Spin Resonance techniques with wider margins of error that nonetheless correlate to the same period. “My hope is that people will be convinced that we can date these cave sites in South Africa effectively now. It takes a lot of hard work, and a bit of luck.”

Potts was among those convinced by the dating but found himself even more impressed by the significance of the multi-species fossil find—something that until now was only seen in northern Kenya’s Turkana Basin, where four hominin lineages once coexisted.

“They’ve done a great job demonstrating that while there is this amazing diversity in East Africa (Turkana), there is an amazing but different combination of species diversity in South Africa, with different lineages of hominins hanging around at the same time. Now the number of such sites is doubled. That’s quite important in my view.”

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TRADUÇÃO

Em Pesquisa Inovadora, Três Tipos de Primeiros Humanos Desenterrados Vivendo Juntos na África do Sul
As diferentes espécies de hominídeos, possivelmente incluindo o Homo erectus mais antigo, existiam nas colinas e cavernas da região.

 

The Drimolen excavations and excavated fossils. (Andy Herries)

By Brian Handwerk

smithsonianmag.com
April 2, 2020

 

Cientistas que estudam as raízes da árvore genealógica da humanidade descobriram vários galhos emaranhados dentro e ao redor de uma caverna sul-africana.

Dois milhões de anos atrás, três seres humanos primitivos diferentes - Australopithecus, Paranthropus e o Homo erectus mais conhecido - parecem ter vivido ao mesmo tempo no mesmo local, perto do Sistema Paleocave Drimolen. O quanto essas diferentes espécies interagiram permanece desconhecido. Mas sua existência contemporânea sugere que nossas relações antigas foram bastante diversas durante um período de transição importante da pré-história africana que assistiu aos últimos dias do Australopithecus e ao alvorecer da corrida de quase dois milhões de anos de H. erectus.

"Sabemos que a velha idéia de que quando uma espécie ocorre outra se extingue e você não tem muita sobreposição, esse não é o caso", diz Andy Herries, coautor do estudo, paleoantropólogo da Universidade La Trobe, na Austrália.

 

 

 

 Homo erectus cranium with stylized projection of the outline of the rest of the skull. (Andy Herries, Jesse Martin and Renaud Joannes-Boyau).

 

Três Espécies, Um Lugar

Australopithecus africanus é o mais primitivo deste trio. A linhagem data de 3,3 milhões de anos atrás e combina características humanas com atributos semelhantes a macacos, incluindo longos braços de arvorismo. Apesar dessas características intermediárias, a relação exata do Australopithecus com os humanos modernos permanece desconhecida. Pensa-se que a espécie tenha morrido cerca de 2 milhões de anos atrás.

O Paranthropus robustus, um ramo da árvore genealógica humana que não é considerado um ancestral humano direto, é conhecido por mandíbulas e dentes grandes e poderosos que podem pulverizar uma dieta de nozes, sementes, raízes e tubérculos. O Paranthropus viveu cerca de 2 milhões de anos atrás (os restos descritos neste estudo são os mais antigos) até cerca de 1,2 milhão de anos atrás.

O Homo erectus foi o primeiro ancestral dos humanos modernos a ter proporções de corpo semelhante ao humano e o primeiro a aparecer fora da África. As espécies apareceram no que é agora a nação da Geórgia 1,85 milhão de anos atrás e sobreviveram em alguns enclaves indonésios até 117 mil anos atrás. Geralmente, acredita-se que eles tenham evoluído pela primeira vez na África, e a descoberta de crânio descrita em Drimolen atrasaria sua ocorrência mais antiga em qualquer lugar do mundo em mais de 100.000 anos.

"É um excelente artigo e parece bastante convincente", diz Fred Spoor, do Museu de História Natural de Londres. “Seria ideal se houvesse mais crânio, mas acho que eles argumentam muito bem que é o Homo e que as afinidades mais próximas provavelmente estão com o ereto. E isso tornaria bastante provável a coisa mais antiga do Homo erectus. 

"Não tenho dúvidas de que eles têm algo do gênero Homo", acrescenta Rick Potts, paleoantropólogo e chefe do Programa de Origens Humanas do Smithsonian. Mas Potts observa que o crânio incompleto não mostra todos os recursos reveladores que o caracterizariam como Homo erectus ou algum outro parente. Além disso, o crânio pertence a uma criança de 2 ou 3 anos, para a qual as comparações são escassas. "Não tenho 100% de certeza de que eles têm o Homo erectus. E essa seria uma das partes realmente interessantes do estudo, porque se eles têm o Homo erectus, é o mais antigo conhecido no mundo. ”

Fora da África ou dentro da África?

Se Herries e colegas estão corretos ao encontrar o Homo erectus, as primeiras datas da descoberta colocam uma pergunta intrigante: como as espécies chegaram à África do Sul?

Uma possibilidade é que o H. erectus tenha se originado aqui e depois se espalhado para a África Oriental e depois fora do continente. No entanto, Herries diz que a descoberta dos ossos mais antigos conhecidos não significa necessariamente que o H. erectus começou nesse local. Talvez eles tenham migrado para a área.

"Parece que o Homo erectus, o Paranthropus e as ferramentas de pedra ocorrem repentinamente na África do Sul neste momento", diz Herries. "Isso sugere que temos movimento na região, e acho que faz parte desse mesmo tipo de história. Falamos muito sobre 'Fora da África', mas os hominídeos não sabiam que estavam saindo da África. Eles estavam apenas se movendo.

Herries e colegas citam algumas evidências de migrações não-hominídeos que podem dar peso a essa teoria. Uma zebra pré-histórica extinta e uma gazela aparecem em locais sul-africanos durante esse mesmo tempo, sugerindo que alguns fatores ambientais estimularam sua migração repentina para a região de regiões mais ao norte, onde se sabe que viveram anteriormente.

É uma questão de colocar nossos ancestrais no lugar deles ecologicamente, diz Potts, o que impulsiona grande parte de seu trabalho na evolução dos hominídeos. "Pensamos muito no que está acontecendo com outros mamíferos quando analisamos as explicações da evolução humana", diz ele. “Esse período, cerca de 2 milhões de anos atrás, é de variabilidade climática muito alta e prolongada na África Oriental. Acho que são as condições certas para os animais se movimentarem para rastrear ambientes diferentes. "

Se fosse um migrante, o H. erectus teria se mudado para uma área que já era ocupada por outros hominídeos antigos e compartilhado a mesma paisagem com eles por um tempo significativo. "O fato de que em uma pequena área da África do Sul você não possui apenas três espécies, mas três gêneros diferentes, ... ao mesmo tempo, é puro", diz Spoor, que nesta semana publicou um estudo modelando o cérebro do famoso hominídeo Lucy e sua esposa. parente. "Isso certamente colocará Drimolen de volta no mapa."

"Falamos muito sobre [diversas espécies coexistindo] com neandertais, humanos modernos e denisovanos, e podemos ver isso com o DNA, mas não temos essa capacidade com essas coisas anteriores", acrescenta Herries. "Tenho certeza de que isso aconteceu e essa pode ser uma das primeiras instâncias em que podemos realmente vê-lo".

Um dilema de datação

O Sistema Drimolen Paleocave faz parte do Patrimônio Mundial da UNESCO da África do Sul chamado Berço da Humanidade, uma coleção de cavernas de calcário perto de Joanesburgo que são uma das duas grandes fontes de fósseis hominídeos da África. Mais de 900 foram encontrados, representando pelo menos 5 espécies diferentes, durante escavações iniciadas há quase um século.

O grande problema na África do Sul está namorando todos esses achados. Os vales da fenda da África Oriental, a outra grande fonte fóssil de hominina do continente, apresentam camadas de cinzas vulcânicas que podem ser datadas medindo-se a deterioração de elementos radioativos, datando assim os fósseis dentro. Em muitas cavernas da África do Sul, por outro lado, seções mais antigas e cheias de fósseis desabaram em áreas mais baixas. Os humanos modernos também operavam minas na área. O resultado é um cenário confuso e complicado que desafia a reconstrução fácil.

Herries, especialista em geocronologia, diz que o site Drimolen é um pouco diferente. É uma pequena caverna que foi depositada durante um curto período em que a água afundou na caverna, deixando um grande cone de sedimentos no meio em que os fósseis foram encontrados. Estudos sobre os sedimentos das cavernas mostram que isso aconteceu durante um curto período de tempo, quando o campo magnético da Terra inverteu, uma grande ajuda para datar as descobertas.

"Essa é uma grande vantagem, porque sabemos quando essas mudanças magnéticas ocorreram no passado", diz Herries. Os cientistas sabem quando o campo vira porque o evento deixa padrões magnéticos nas rochas vulcânicas, especialmente na lava no fundo do oceano, deixando um registro dessas reversões.

 

 Ao usar a taxa conhecida na qual o urânio se decompõe em liderança, a equipe datou uma pequena pedra de fluxo no meio da caverna, formada por minerais na água que se moviam pelas paredes e no chão da caverna, a cerca de 1,95 milhão de anos atrás - bem a tempo para inversão de campo magnético. "Essa é a combinação crítica que nos permitiu datar essas camadas e datar os bits de onde a crania vem, que são um pouco mais antigos que isso". A equipe também datou molares associados aos fósseis usando técnicas de ressonância de rotação eletrônica, com margens de erro mais amplas que, no entanto, se correlacionam com o mesmo período. “Minha esperança é que as pessoas estejam convencidas de que podemos namorar efetivamente esses locais de cavernas na África do Sul agora. É preciso muito trabalho duro e um pouco de sorte. ”

Potts estava entre os convencidos pelo namoro, mas ficou ainda mais impressionado com o significado da descoberta fóssil de várias espécies - algo que até agora era visto apenas na bacia do Turkana, no norte do Quênia, onde coexistiam quatro linhagens de hominídeos.

"Eles fizeram um ótimo trabalho demonstrando que, embora haja essa incrível diversidade na África Oriental (Turkana), há uma incrível mas diferente combinação de diversidade de espécies na África do Sul, com diferentes linhagens de hominídeos por aí ao mesmo tempo. Agora, o número desses sites é dobrado. Isso é muito importante na minha opinião. "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E a América do Sul se fez

Gigantescos blocos de rochas com idades e origens variadas formaram o continente, que ainda se move

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Carlos Fioravanti

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Edição 188
out. 2011

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Geologia

Cânion do Itaimbezinho, uma cicatriz geológica de 130 milhões de anosCARLOS GOLDGRUB / OPÇÃO BRASIL IMAGENS

 A estrutura geológica da América do Sul é um imenso caleidoscópio de blocos de rochas que se quebraram, se colaram e se movimentaram de modo impressionante. Em Pirapora do Bom Jesus, município a 60 quilômetros de São Paulo, o geólogo Colombo Tassinari, professor do Instituto de Geo-ciências (IGc) da Universidade de São Paulo (USP), exibe evidências dessas transformações, que dezenas de geólogos estudam em profundidade há pelo menos 50 anos e seu colega da USP Benjamim Bley Brito Neves sintetizou em um artigo recém-publicado na Journal of South American Earth Sciences. “Tudo isso aqui já foi o fundo do mar, há mais de 600 milhões de anos”, diz Tassinari, ao chegar ao alto de uma colina em um dos bairros do município de Pirapora do Bom Jesus. Em seguida, ele para em um terreno de esquina margeado por amoreiras frutificando – em frente há uma escola municipal de paredes brancas e um mercadinho que vende baldes, bolas de plástico e sandálias havaianas. No barranco ao lado de uma rua asfaltada, Tassinari exibe uma dessas evidências: as pillow lavas, corpos de magma basáltico em forma de bolhas ou, como o nome sugere, de travesseiros (ver fotos abaixo).

“A camada mais externa das pillow lavas se formou quando a lava quente que brotou da crosta oceânica se resfriou ao encontrar a água do mar”, explica Tassinari, que trabalha com Bley e com outros geólogos para reconstruir a turbulenta – e inacabada – história geológica da América do Sul. Há mais rochas desse tipo do outro lado do vale cortado pelo rio Tietê, aqui ainda bastante poluído, de águas escuras e lentas, cobertas com blocos brancos de espuma. Ao subir o morro ele já tinha mostrado um depósito natural de calcário e indicado a direção de uma antiga mina de magnetita – outros resquícios do fundo de um mar que se fechou como resultado do embate entre placas tectônicas que vinham em direções opostas. A força das placas era intensa a ponto de fazer com que fragmentos de crosta oceânica que estavam a estimados 4 mil metros de profundidade fossem lançados para dentro do continente e se apresentem hoje a cerca de 600 metros de altitude (possivelmente já formaram morros ainda mais altos).

Pesquisadores da USP, Universidade de Brasília (UnB), Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) e de outros centros de pesquisa geológica do Brasil normalmente examinam a origem e a composição de partes desse imenso quebra-cabeça, por vezes oferecendo visões mais gerais como a de Bley. Ao mesmo tempo, especialistas de outros países – Argentina, Estados Unidos, Espanha, Alemanha, Inglaterra, Dinamarca e Austrália – trabalham para entender a formação de seus próprios continentes. Com frequência eles se encontram para se ajudar ou ver como os continentes se encaixavam, já que blocos de rochas hoje na América do Sul estiveram ao lado dos que hoje estão na América do Norte ou na China.

O artigo mais recente de Bley complementa outro, de 2008, publicado na revista Precambrian Research em conjunto com Reinhardt Fuck, da UnB, e Carlos Schbbenhaus, do Serviço Geológico Brasileiro. Os dois trabalhos oferecem uma visão abrangente sobre a impressionante diversidade de idades, formas, tamanhos, composição e origens de blocos de rochas da crosta terrestre que vieram de direções diferentes, se encontraram, se empurraram, se amalgamaram ou se destruíram, consolidando o esqueleto geológico do continente sul-americano. Blocos de rochas bastante antigos, com idade superior a 2,5 bilhões de anos, encontrados na Bahia e nas margens do rio Amazonas, se avizinham de outros, menos antigos, de cerca de 2 bilhões de anos, na Região Nordeste e em Mar del Plata, Argentina, e os mais jovens, de 500 milhões de anos, como a cadeia montanhosa da Mantiqueira, que começa no sul da Bahia e segue até o Uruguai. Essas camadas de rochas podem começar a poucos metros abaixo da superfície e chegar a 40 quilômetros de profundidade.

imagens: 1. Benjamin Bley Brito Neves / usp 2. z.x.li et al. / universidade lund

 

Na América do Sul, como em todo o globo, há uma destruição e uma reconstrução contínuas. Outro exemplo a céu aberto dos embates tectônicos é o Parque Nacional de Itatiaia. Sua estrutura geológica básica resulta dos derrames de lava liberados por um vulcão, mas depois muita lava correu por lá. No livro Itatiaia – Sentinela das alturas (Editora Terra Virgem), Umberto Giuseppe Cordani e Wilson Teixeira, também da USP, apresentam a sequência de movimentos tectônicos que resultaram na formação do pico das Agulhas Negras e de penhascos cujas laterais lembram as raízes petrificadas de uma imensa árvore.

 

“Onde hoje está o Centro-Oeste havia um oceano do tamanho do Atlântico, entre 900 milhões e 600 milhões de anos atrás”, diz Fuck. Em 1969, depois de trabalhar por cinco anos no mapeamento geológico do Paraná, ele ingressou como professor na UnB e se pôs a estudar a geologia da região central do país. Suas análises indicaram que havia um arco de ilhas vulcânicas, como nas Filipinas, resultantes do choque de placas oceânicas. Da destruição das ilhas resultou uma cadeia de montanhas semelhante ao Himalaia, que se estendia por 1.500 quilômetros do sul do estado do Tocantins ao sul de Minas. E depois também desapareceu.

Tassinari acredita que a antiga bacia oceânica de Pirapora do Bom Jesus, que ele começou a estudar há 30 anos, deve ser valorizada. Mais ainda: pode se tornar mais uma atração da cidade, conhecida pelas festas religiosas e por uma igreja que começou a ser construída em 1725. “Já falamos com o prefeito e estamos batalhando para proteger melhor essas relíquias da história da Terra”, diz. Segundo ele, esse é o único trecho do estado de São Paulo com uma crosta oceânica relativamente bem conservada.

Outra indicação de braços de oceanos extintos são os sedimentos de mar profundo como os encontrados em Araxá, Minas, e em Afrânio e Dormentes, Pernambuco. “A vida de um oceano é muito curta, raramente vai muito além de 200 milhões de anos. A crosta oceânica, por ser mais fina que a continental, é constantemente reciclada”, diz Cordani. Ele, Bley e Tassinari atualmente são os pesquisadores principais de um projeto temático em curso coordenado por Miguel Basei, do Instituto de Geociências.

Mares de vida curta

Há outras sínteses em construção. Cordani e Victor Ramos, da Universidade de Buenos Aires, coordenam a elaboração do novo mapa tectônico – ou das grandes estruturas geológicas – da América do Sul, sob a supervisão dos serviços geológicos do Brasil e da Argentina. Esse trabalho reúne cerca de 40 geólogos do continente, que sintetizam informações acumuladas ao longo dos últimos 30 anos, desde quando a versão anterior foi feita. Cordani abre sobre a mesa uma das versões do novo mapa, na escala 1:5 milhões: é um mosaico de manchas em vários tons de vermelho, azul e amarelo, representando as diferentes idades e estruturas geológicas da América do Sul. “Não, ainda não pode publicar. É só um rascunho.” Eles pretendem apresentar a versão final em agosto de 2012 no congresso internacional de geologia na Austrália.

Muitas linhas pretas, de comprimentos diferentes, cortam o mapa. São as fraturas ou falhas, que podem separar os blocos de rochas e deixar espaço livre para outras rochas. Há cerca de 30 milhões de anos, rochas vulcânicas preencheram as fraturas formadas muito antes, em estruturas de mais de 600 milhões de anos, formando a base dos terrenos hoje ocupados pela Grande São Paulo, São José dos Campos, Taubaté e outras cidades do Vale do Paraíba. Ao norte, a cidade de Manaus se formou sobre sedimentos rochosos de poucos milhões de anos, mas sob eles há rochas que se uniram há cerca de 500 milhões de anos.

As rochas mais antigas do Brasil estão no Nordeste. Nos anos 1960, como um dos fundadores e coordenador do laboratório de geocronologia da USP, Cordani acompanhou as equipes da Secretaria de Minas da Bahia que faziam o levantamento geológico do estado. Na região central da Bahia encontraram uma rocha que se mostrava como a mais antiga do país, mas os métodos de datação ainda eram bastante imprecisos, com uma margem de erro próxima a 100 milhões de anos.
Mesmo assim, Cordani apresentou seus resultados em um congresso em Pequim em 1983 e as rochas da Bahia, com estimados 3,4 bilhões de anos, figuraram entre as mais antigas do mundo. “Em 1991 levei para analisar na Austrália e confirmei.” Hoje ele poderia simplesmente atravessar o gramado em frente à sua sala e usar a microssonda iônica de alta resolução, um sofisticado equipamento de datação de rochas que entrou em operação há poucos meses em um prédio em frente ao Instituto de Geociências.
Há dois anos, Bley, Fuck e Elton Dantas, da UnB, identificaram no oeste de Pernambuco as rochas ainda mais antigas do continente sul-americano, com 3,6 bilhões de anos. Para Bley, esse episódio teve um sabor especial – e não só por ter nascido ali perto, em Campina Grande, Paraíba. Ele percorreu o oeste de Pernambuco há 50 anos, recém-saído do curso de geologia em Recife. “Eu andava por ali durante o dia e à noite lia Os sertões à luz de querosene, na calçada em frente ao hotel São Pedro em um vilarejo do município de Ouricuri”, recorda-se. “Vi que tudo aquilo era muito pouco estudado e prometi para mim mesmo que voltaria.”

Tassinari e as pillow lavas de Pirapora do Bom JesusEduardo Cesar

As rochas de Pernambuco eram quase tão antigas quanto as do Canadá, com 4 bilhões de anos. São os poucos testemunhos dos primeiros tempos da Terra, formada há 4,7 bilhões de anos como resultado de uma nuvem de gás e poeira em rotação. Só havia rocha derretida, erupções vulcânicas e uma atmosfera tóxica, que durou milhões de anos. As primeiras bactérias, capazes de se manter a temperaturas próximas a 100º Celsius, só sobreviveram a partir de 3,5 bilhões.

A serra de Carajás, no Pará, e o Quadrilátero Ferrífero, em Minas, contêm rochas também bastante antigas, de 3 bilhões de anos. “Quando chegaram aqui e de onde vieram, não sabemos”, diz Bley. No Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, os físicos Franklin Bispo Santos e seu orientador de doutorado Manoel D’Agrella Filho trabalham para determinar a direção magnética de rochas de Mato Grosso e Roraima no momento em que se formaram, entre 1,9 e 1,4 bilhão de anos. Sabendo disso, talvez consigam determinar de onde vieram e se viajaram juntas ou não. Essa técnica, chamada paleomagnetismo, pode reiterar ou enfraquecer hipóteses dos geólogos. “O problema”, diz Santos, “é que é muito trabalhosa e por vezes demoramos anos para completar as interpretações”.

Um rio e uma ilha

A América do Sul se formou a partir desses núcleos mais antigos, que cresceram incorporando outros. Segundo Cordani, o cráton amazônico dobrou de tamanho no Proterozoico, o mais longo dos períodos geológicos, com uma duração de cerca de 2 bilhões de anos. Crátons são imensos blocos formados por vários tipos de rocha, normalmente com mais de 1 bilhão de anos, que funcionam como um conjunto relativamente estável da crosta por pelo menos 100 milhões de anos. O cráton amazônico tem 4,4 milhões de quilômetros quadrados, equivalente a 52% do território brasileiro. Sua porção mais antiga, com mais de 2,6 bilhões de anos, está em Roraima e no oeste do Pará, à qual se uniram outros blocos de granito que formam as Guianas e parte da Venezuela, e depois outros, mais recentes. As rochas mais altas deixaram um vale por onde começou a correr o rio Amazonas, cujos sedimentos formaram a ilha de Marajó.

Há 2,5 bilhões de anos houve uma reviravolta na história da Terra, com picos de perda de calor, que permitiram a formação da crosta, a camada mais superficial do planeta, antes tomado por uma sopa quente de magma. Um supercontinente chamado Kenorano pode ter se formado nessa época, quando a atmosfera começou a receber oxigênio, essencial para a sobrevivência de microrganismos mais sofisticados, a partir dos quais se desenvolveram os multicelulares. “O grau de certeza desse supercontinente? De 20% a 30%. Ainda há muita controvérsia”, alerta Bley.

Outro supercontinente pode ter se formado entre 2,2 e 2 bilhões de anos. Bem depois se quebrou e seus pedaços se uniram outra vez formando Rodínia, que reuniu praticamente toda a massa continental da Terra entre 1 bilhão e 850 milhões de anos. Rodínia começou a se quebrar há cerca de 800 milhões de anos, formando oito continentes, que vagaram e depois se encontraram, outra vez formando um único supercontinente chamado Pangea.

“Olhe aqui”, diz Bley, mostrando um dos mapas na parede atrás de sua mesa de trabalho. “Pangea também se despedaçou, há cerca de 230 milhões de anos, formando os grandes oceanos, Atlântico, Índico, Ártico e Antártico. O mar de Tethys, que era imenso, se fechou. Este bloco, a Índia, subiu 200 quilômetros, veio do sul para o norte.” Inicialmente unidas em um só bloco da Pangea, a América do Sul e a África começaram a se separar dos outros há cerca de 220 milhões de anos. “Os atuais estados de Pernambuco e Paraíba formam as últimas pontes que se despregaram da África”, conta Bley.
A maior parte da América do Sul tornou-se relativamente estável por volta de 60 milhões de anos atrás. Os fragmentos de Rodínia formaram uma área relativamente estável da Venezuela à Argentina, a plataforma Sul-Americana, vasto conjunto de blocos de rochas completados com bacias sedimentares com a da bacia do Paraná, com cerca de cinco quilômetros de sedimentos. “Sobre esse pacote de rochas sedimentares e vulcânicas formaram-se depressões onde correm o rio Paraná e seus afluentes”, explica Bley.

A oeste, porém, existe uma área ainda geologicamente instável, a cordilheira dos Andes, resultado da convergência entre a placa de Nazca e a placa continental sul-americana. Os Andes ainda crescem, incorporando as rochas de Nazca, que afundam no manto da Terra, derretem e depois voltam para a superfície. “A placa de Nazca se movimenta um centímetro por ano”, observa Tassinari.

Os oceanos também estão em transformação. “O Atlântico está se expandindo e o Pacífico se fechando”, informa Bley. O resultado? “Daqui a 200 milhões de anos, os continentes vão se unir de novo.” Embora distante, o continente que deve resultar dessa fusão já ganhou vários nomes. Um deles é Amásia, já que deve unir outra vez a América e a Ásia.

Os projetos

1. A América do Sul no contexto dos supercontinentes (nº 05/58688-1); Modalidade Projeto Temático; Coordenador Miguel Ângelo Stipp Basei – IGC/USP; Investimento R$ 3.611.085,27 (FAPESP).

2. Paleogeografia do cráton amazônico durante o Proterozoico na formação de supercontinentes (nº 2007/59531-4); Modalidade Linha Regular de Auxílio a Projeto de Pesquisa; Coordenador Manoel Souza D’Agrella Filho – IAG/USP; Investimento R$ 317.316,92 (FAPESP).

Artigos científicos
NEVES, B.B.B. The Paleoproterozoic in the South-American continent: Diversity in the geologic time. Journal of South American Earth Sciences (no prelo).
FUCK, R.A.; Neves, B.B.B. e SCHOBBENHAUS, C. Rodinia descendants in South America. Precambrian Research. v. 160, p. 108-26. 2008.