Artist's reconstruction of Chicxulub crater soon after impact, 66 million years ago.

DETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE SOURCE

Cientistas se preparam para perfurar o 'ground zero' do impacto que matou os dinossauros

By Eric HandMar. 3, 2016 , 2:00 PM

Este mês, uma plataforma de perfuração vai subir no Golfo do México, mas não terá como objetivo o petróleo. Os cientistas tentarão afundar um pouco de ponta de diamante no coração da cratera Chicxulub - o remanescente enterrado do impacto de um asteroide há 66 milhões de anos que matou os dinossauros, junto com a maioria das outras formas de vida no planeta. Eles esperam que os núcleos de rocha recuperados contenham pistas de como a vida voltou na esteira do cataclismo e se a própria cratera poderia ter sido o lar de uma nova vida microbiana. E perfurando uma crista circular dentro da borda da cratera de 180 quilômetros de largura, os cientistas esperam estabelecer idéias sobre como esses "anéis de ponta", marcas das maiores crateras de impacto, tomam forma.

"Chicxulub é a única estrutura preservada com um anel de pico intacto que podemos alcançar", diz o geofísico Sean Gulick, da Universidade do Texas, Austin, co-chefe cientista do projeto de US $ 10 milhões, patrocinado pelo International Ocean Discovery Program (IODP). e o Programa Internacional de Perfuração Científica Continental. "Todos os outros estão em outro planeta, ou foram erodidos." No final de março, um navio especialmente equipado navegará do porto mexicano de Progreso até um ponto a 30 km da costa. 

 

Lá, na água a 17 metros de profundidade, o barco afundará três postes e se elevará acima das ondas, criando uma plataforma estável. Até 1º de abril, a equipe planeja iniciar a perfuração, rapidamente produzindo 500 metros de calcário que foram depositados no fundo do mar desde o impacto. Depois disso, os perfuradores extrairão amostras centrais, em incrementos de 3 metros de comprimento, à medida que se aprofundarem. Por 2 meses, eles trabalharão dia e noite na tentativa de descer um outro quilômetro, procurando mudanças nos tipos de rochas, catalogando microfósseis e coletando amostras de DNA (veja a figura abaixo). "Temos uma chance para tentar reduzir para 1.500 metros", diz David Smith, gerente de operações do IODP no British Geological Survey em Edimburgo, Reino Unido.

(DIAGRAM) V. ALTOUNIAN/SCIENCE; (PHOTOS) CHRIS JENSON, DES; DAVE SMITH, ECORD; MICHAEL RYMER; DAVID KRING; GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA; ARTOGRAPHY/SHUTTERSTOCK; VILAX/SHUTTERSTOCK; HINRICH BAESEMANN/ALAMY

Embora esta seja a primeira tentativa de perfuração na cratera, os roughnecks enterraram poços em terra - antes mesmo de os cientistas saberem que uma cratera estava lá. Na década de 1950, geólogos da Pemex, a companhia nacional de petróleo do México, conduziram levantamentos gravimétricos e magnéticos da península de Yucatán e ficaram intrigados ao ver estruturas circulares subterrâneas - possíveis armadilhas de petróleo. Eles perfuraram vários poços exploratórios, mas perderam o interesse quando obtiveram rochas vulcânicas em vez de sedimentos com óleo. “Quando encontraram as rochas ígneas, disseram: 'Ah, esse é um centro vulcânico'”, diz Alan Hildebrand, geólogo da Universidade de Calgary, no Canadá.

In 1980, however, Nobel laureate Luis Alvarez and others called attention to a thin layer of iridium—possible material from an asteroid—found all over the world in rocks from the time of the dinosaur extinctions. It was the signature, they said, of a previously unsuspected cause of the extinctions: a giant impact. In 1991 Hildebrand and colleagues fingered the village of Chicxulub as the site of the cataclysm, finding quartz crystals shocked by an impact in samples from the Pemex wells—samples that had sat around for more than a decade. “Some people are a little embarrassed about that these days,” he says.

The data from the Pemex wells were spotty, and so scientists have always wanted to go back for a detailed look at the impact and its aftermath, says co–chief scientist 
Joanna Morgan of Imperial College London. “It seems like a lifetime’s ambition coming true,” says Morgan, who first proposed a scientifically cored well to the IODP in 1998. Although offshore drilling is expensive, she says that working at sea means the team will face fewer hassles with environmental permitting and won’t have to cope with the Yucatán’s poor roads. In 2005, Morgan and Gulick led a $2 million remote-sensing campaign that used small seismic explosions to help illuminate the subterranean structures and pinpoint the best spot to reach the peak ring.

As the drill approaches the crater, 
800 meters down, scientists expect to find fewer species of the shell-producing animals that make up the limestone, because life was just recovering from the impact. Some scientists think that carbon dioxide released by the impact would have acidified the oceans, contributing to the extinctions, so the drill team will look at whether seafloor animals just after the impact were species that tolerate low pH.

Just above the crater lies an impact layer, 100 meters or more thick, that would have been deposited in the weeks after the cataclysm. At its base, scientists expect to find a hodgepodge of chunks of bedrock blasted up by the impact and once-molten rock that fell back into the crater in the minutes after impact. Above that would be sediments, since hardened into rock, that were swept in as the ocean rushed into the vast new depression. The impact layer may be capped by hardened deposits of ash that persisted in the atmosphere for weeks or more before falling out.

(DIAGRAM) V. ALTOUNIAN/SCIENCE; (MAP) SEAN GULICK, UNIVERSITY OF TEXAS

For many of the IODP scientists, the main event will be reaching the peak ring. Peak rings abound on the moon, Mercury, and Mars. But on Earth, there are just two craters larger than Chicxulub that should also have peak rings: the 2-billion-year-old Vredefort crater in South Africa, and the 1.8-billion-year-old Sudbury crater in 
Canada—yet they are so old that the peak rings have eroded away.

The IODP team wants to test a leading model for peak ring formation, in which granite from Earth’s depths rebounds after a major impact, like water struck by stone, to form a central tower, taller than the crater rim. In minutes, the tower would collapse and collide with material slumping in from the rims to form the peak ring. Confirmation for the model could come from finding rocks “out of order”: deep rocks, probably granite, brought up in the central tower, lying atop originally shallower younger rocks. “They’re going to test whether our numerical models are making any sense or not,” says Jay Melosh, a planetary scientist at Purdue University in West Lafayette, Indiana, who helped develop the model.

The team is interested not just in the structure of the peak ring rocks but in what life they might host. Remote sensing has already suggested that the peak ring is less dense than expected for a granite—a sign that the rocks are porous and fractured in places. It is possible that these fractures, in the wake of the impact, were filled with hot fluids. “Those will be preferred spots for microbes to grow, but it depends whether the fractures have energy and nutrients,” says Charles Cockell, an astrobiologist on the IODP team at the University of Edinburgh. When the drill bit encounters mineral veins or other fracture zones in the peak ring, Cockell and his colleagues will take a subcore from the core: a biopsy on the geopsy. They will count and culture any microbes still living in the fractures, and sequence DNA to look for the genes responsible for metabolic pathways.

Those genes might show that peak ring microbes—descendants of those that lived after the impact—derive their energy not from carbon and oxygen, like most microbes, but from iron or sulfur deposited by hot fluids percolating through the fractured rock. And that would mean the impact crater, harbinger of death, was also a habitat for life.

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doi:10.1126/science.aaf4138

Mistérios do mar

13/9/2010

Por Fábio de Castro

Agência FAPESP – O conhecimento atual sobre a genética das populações marinhas ainda é repleto de lacunas e, nos últimos 20 anos, muitos estudos sobre a dispersão desses organismos no tempo e no espaço levaram a resultados cientificamente inexplicáveis. Mas esses mistérios podem estar com os dias contados, de acordo com Joseph Neigel, do Departamento de Biologia da Universidade da Louisiana em Lafayette, nos Estados Unidos.

Segundo o cientista, pesquisas que tiveram resultados intrigantes no passado poderão ter seus dados reinterpretados, graças ao desenvolvimento de novos métodos e tecnologias que permitam identificar geneticamente as larvas e investigar sua distribuição temporal e espacial em comunidades planctônicas.

Neigel participou, na sexta-feira (10/9), do Workshop sobre biodiversidade marinha: avanços recentes em bioprospecção, biogeografia e filogeografia, realizado pelo programa Biota-FAPESP.

Seu grupo de pesquisa desenvolveu métodos inicialmente usados para identificar larvas de espécies invasivas, mas a utilização dessas técnicas foi reorientada de acordo com as lacunas científicas existentes.

“Logo percebemos que esse método de identificação das larvas poderia ser utilizado para determinar seu genótipo. Mais tarde, essas técnicas foram associadas a métodos estatísticos capazes de estimar o fluxo genético das espécies a partir do uso de sequências de DNA como marcadores moleculares. Com isso, podemos detectar a presença de um único organismo em uma grande amostra de plâncton”, disse Neigel à Agência FAPESP.

A combinação desses novos métodos com outras ferramentas – incluindo tecnologias desenvolvidas para campos como a pesquisa em biomedicina –, estão propiciando, segundo ele, uma rápida transformação no conhecimento sobre genética de populações marinhas.

“Houve avanços tecnológicos muito rápidos. Atualmente, por exemplo, usamos robôs para fazer boa parte do nosso trabalho de extração do DNA dos organismos. Isso tudo permite ter dados muito mais amplos e reinterpretar resultados de pesquisas antigas”, afirmou.

Neigel apresentou exemplos de mistérios científicos que poderão ser resolvidos com as novas ferramentas. Um deles se refere a um estudo realizado por seu grupo, no Golfo do México, com duas espécies de caranguejo – a Menippe andina e a Menippe mercenaria, ambas comuns em costões da região.

“Os estudos sobre essas espécies, que apresentam pequenas diferenças morfológicas, começaram em 1986. Os dois caranguejos foram analisados a partir de alozimas – formas alternativas de enzimas, codificadas por diferentes alelos de um mesmo lócus genético”, explicou.

As análises mostraram que as espécies eram muito diferentes geneticamente. Quanto à distribuição na costa norte-americana, a M. andina predomina no litoral do Texas e a M. mercenaria se espalha por toda a costa Atlântica da Flórida. Enquanto isso, no litoral da Flórida voltado para o Golfo do México, há uma faixa de transição com as duas espécies.

“Era difícil explicar essa mistura das duas espécies. Analisando a história geológica do continente, chegou-se a uma explicação provisória: entre os períodos Plioceno e Mioceno, quando os níveis dos mares eram mais altos, a península da Flórida estava submersa e havia uma corrente que ia do golfo para o oceano. A espécie M. andina invadia então a região da M. mercenaria. Quando o nível das águas baixou, esses ‘invasores’ ficaram isolados e, milhões de anos depois, havia uma região de espécie híbrida”, disse Neigel.

De acordo com essa explicação, as diferenças genéticas mais marcantes entre as espécies deviam remontar ao período anterior à alta da maré. Com a submersão da Flórida, houve uma mistura, que explicaria as sequências genéticas mais semelhantes.

Depois do recuo da maré, o fluxo gênico entre as duas espécies deveria ter cessado. Mas, segundo Neigel, essa explicação não se sustentou quando confrontada a dados mais recentes.

“Em 1998, uma pesquisadora do nosso grupo participou de estudo que testou essas previsões com um relógio molecular. Essa técnica é usada para relacionar o tempo de divergência entre duas espécies com o número de diferenças moleculares medidas entre as sequências de DNA ou proteínas: quanto maior a proximidade genética, menor o tempo de separação entre duas espécies. Os dados conseguidos nesses testes eram bem diferentes dos previstos caso a hipótese da barreira geográfica estivesse correta”, disse.

Novas perspectivas

Nas previsões, a sequência genética mais distinta deveria refletir 6 milhões de anos de evolução. O estudo com o relógio molecular mostrou uma divergência menor que a esperada, refletindo um período de 1,5 milhões a 2,7 milhões de anos. A sequência com maior similaridade deveria refletir 2,6 milhões de anos de evolução, segundo a previsão. Mas o estudo de 1998 mostrou que as espécies compartilhavam sequências idênticas há menos de 900 mil anos.

“O mistério permanece. Há milhares de estudos na área de genética de populações marinhas com esse tipo de lacuna científica. Mas, a partir de agora, as novas metodologias e tecnologias poderão levar a novos avanços, permitindo que olhemos esses dados sob novas perspectivas”, apontou.

Ao superar certas limitações tecnológicas, os cientistas começam também a mudar interpretações e tendências teóricas. Segundo Neigel, os pressupostos relacionados à seleção natural eram em boa parte responsáveis pelos dilemas científicos apresentados por certos estudos. Às novas metodologias, será importante associar novas interpretações.

“Percebemos que havia padrões de dispersão e distribuição das espécies demasiadamente complexos para serem explicados apenas por um mecanismo. Há algumas décadas, tudo era atribuído a mecanismos de seleção. Mais tarde, passou-se a acreditar que esse era o mecanismo menos importante. Estamos chegando à conclusão de que há um equilíbrio entre seleção natural, a deriva genética e os fluxos genéticos”, destacou.

O manto negro da morte

O maior derramamento de petróleo da história, no golfo do México, parece ter sido contido. Jerry Borges afirma em sua coluna, porém, que o problema só começou, e que ainda não temos tecnologias para avaliar e combater esse desastre ambiental.

Por: Jerry Carvalho Borges

Publicado em 06/08/2010 | Atualizado em 06/08/2010

Equipes de salvamento se aproximam da plataforma 'Deepwater Horizon' após a explosão, em 20 de abril: após acidente, o mundo se viu diante de uma situação inédita, escreve Jerry Borges: um vazamento submarino sem solução (foto: US Coast Guard).

Às 22h do dia 20 de abril de 2010, uma explosão destruiu a plataforma petrolífera Deepwater Horizon, da gigante do setor British Petroleum (BP). O acidente vitimou 11 pessoas e gerou chamas que chegaram a 90 metros de altura e puderam ser vistas a 56 quilômetros de distância. Contudo, os impactos desta explosão no golfo do México serão sentidos muito mais longe e por muito mais tempo.

Após o acidente – que pode ter sido causado por um erro humano – ocorreu uma falha no equipamento de segurança que deveria ter fechado a abertura do poço.

Assim, depois da explosão inicial, o mundo se viu diante de uma situação inédita: um vazamento submarino sem solução. Como consequência, o petróleo vazou sem interrupção por 86 dias até ser aparentemente bloqueado em 15 de julho de 2010.

Nesta semana, diante das medidas da BP para selar o poço definitivamente, o presidente norte-americano Barack Obama disse que a batalha estaria chegando ao fim e que cerca de 75% do petróleo havia sido recolhido ou “foi dissipado pela natureza”. Contudo, com o conhecimento científico que temos hoje, é impossível acreditar que essa informação esteja correta.

Os números associados ao acidente com essa plataforma são surpreendentes, e tornam-no o pior desastre ambiental da história.

Barack Obama conversa com operários empenhados na contenção do petróleo, em Alabama (Foto: Chuck Kennedy/ The White House – CC BY 3.0).

Estimativas indicam que mais de 60 mil barris jorraram a cada dia pela abertura do poço da Deepwater Horizon. Como cada barril de petróleo comporta cerca de 159 litros, acredita-se que, nesses quase três meses de vazamento, tenham jorrado mais de 1,2 milhão de toneladas de petróleo.

Dados da Agência Internacional de Energia (AIE) são ainda superiores e indicam que o vazamento tenha sido de 2,3 a 4,5 milhões de barris de petróleo. Para fins comparativos, vale lembrar que no Brasil se consomem 2,1 milhões de barris de petróleo por dia.

Baseando-se nesses números, o acidente supera o vazamento de 18 meses ocorrido entre março de 1910 e setembro de 1911, no poço Lakeview Gusher, na Califórnia (EUA), e seria cerca de 35 vezes maior que o derramamento causado pelo acidente com o petroleiro Exxon Valdez no Alasca (EUA) em 1989 (ou 112 vezes maior, com base nas estimativas da AIE).

O montante do petróleo que vazou é difícil de ser estimado. Da mesma forma, a contenção do vazamento é muito difícil de ser quantificada sem qualquer contestação e, mesmo que restem ‘apenas’ 25% de petróleo no ambiente, como afirmado, o acidente pode ter consequências ecológicas, sociais e econômicas muito mais graves do que estamos aventando agora.

A BP gastou em torno de US$ 5 bilhões em tentativas infrutíferas para bloquear a abertura do poço e mais de US$ 25 bilhões em gastos diversos associados com o acidente.

Ainda assim, o vazamento, a cerca de 1,6 km de profundidade gerou uma mancha de óleo que contaminou cerca de 6.500 km2 e poluiu as regiões litorâneas de seis estados norte-americanos destruindo manguezais e matando impiedosamente aves, caranguejos, peixes, corais e tudo o mais que podia alcançar. Estimativas indicam que a sobrevivência de mais de 600 espécies animais esteja ameaçada pelo vazamento.

Funcionários de agências de proteção à vida animal resgatam um pelicano coberto de óleo na costa da Louisiana (foto: John Miller/ US Coast Guard).

Sabe-se prevenir, mas não remediar

O problema é que, simplesmente, ainda não foi desenvolvida uma tecnologia eficaz para minimizar os efeitos de grandes vazamentos de petróleo.

O petróleo é um composto complexo constituído por quatro frações: os elementos saturados (parafinas e naftenos), os aromáticos, as resinas e os asfaltenos.

Cada uma dessas frações é formada por uma série de compostos com uma composição química complexa e, em diversos casos, ainda desconhecida. Além disso, há uma considerável variação na composição de amostras diferentes de petróleo.

Quando o petróleo é derramado em uma área, ele se espalha sobre a superfície da água, sofrendo modificações que transformam seus componentes. No caso do acidente com a Deepwater Horizon, parte do petróleo derramado, principalmente alguns de seus componentes mais tóxicos, pode também estar se espalhando pelo fundo do oceano, alcançando distâncias de até 50 km do poço danificado.

Banho em um atobá salvo do petróleo (foto: Les Stone, International Bird Rescue Research Center – CC BY 2.0).

O petróleo possui compostos altamente tóxicos, muitos dos quais são reconhecidos pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos como carcinogênicos e mutagênicos.

Especialistas afirmam a exposição de organismos marinhos a esses produtos tóxicos pode se estender durante longos períodos, pois a eliminação desses componentes depende da ação de microrganismos e é um processo muito lento, que demora anos.

A degradação de componentes do petróleo através da ação de espécies de bactérias e de fungos filamentosos e de leveduras é amplamente conhecida.

Contudo, como o petróleo contém concentrações muito pequenas de nutrientes essenciais, como o nitrogênio e o fosfato, o desenvolvimento da imensa maioria de microrganismos é diminuído ou mesmo impedido.

A disponibilidade reduzida de oxigênio no fundo do mar faz com que a degradação do petróleo dependa da ação de microrganismos anaeróbicos.

Além disso, a degradação microbiana de petróleo torna-se mais lenta quando há uma diminuição da temperatura ambiental, sendo praticamente nula em temperaturas próximas do congelamento.

Essas condições ambientais tornam mais difícil a utilização de técnicas para se eliminar a contaminação por petróleo. Mesmo em ambientes sujeitos a condições mais amenas, os processos metabólicos bacterianos consomem um tempo considerável, o que limita bastante a sua eficácia em situações como as observadas no golfo do México.

Apenas para se ter uma ideia, algumas bactérias que vivem nesses ambientes podem demandar entre 20 e 160 dias para se multiplicarem – processo que consome apenas algumas horas em bactérias que vivem em temperaturas maiores.

Os vazamento de petróleo é visível nas ilhas Chandeleur, na costa da Louisiana (foto: Jeffrey Warren – CC BY 2.0).

Biorremediação

O emprego de microrganismos para a eliminação dos efeitos de poluentes, conhecido como biorremediação, foi desenvolvido durante as décadas de 1980 e 1990. Atualmente, essas técnicas têm sido empregadas para a atenuação da poluição ambiental causada por atividades de mineração e eliminação de efluentes tóxicos e pela extração, transporte e transformações químicas do petróleo.

Quando comparadas com métodos tradicionais, as técnicas de biorremediação são interessantes devido ao seu baixo custo, por apresentarem riscos ambientais menores, além de serem mais específicas e eficientes do que métodos tradicionais.

Alterações fisico-químicas também podem ser realizadas como parte dos processos de biorremediação. Essas modificações podem estimular o metabolismo de bactérias naturalmente presentes no ambiente ou, alternativamente, de microrganismos introduzidos no local.

Para alguns especialistas na área, uma alternativa para se minimizar os problemas ambientais da Deepwater Horizon, poderia ser, por exemplo, a adição de compostos ricos em nutrientes, como os fertilizantes agrícolas. Essa metodologia tem se mostrado efetiva e proporcionado uma elevação na taxa de biodegradação em cerca de 2 a 5 vezes, sem causar efeitos adversos reconhecíveis.

Os desdobramentos políticos e ecológicos do desastre no golfo do México ainda não são totalmente conhecidos, porém há indícios de que ocorrerão muitas mudanças no futuro da exploração submarina de petróleo. O presidente norte-americano Barack Obama, por exemplo, que era favorável a um aumento na prospecção petrolífera em águas profundas, suspendeu esse tipo de perfuração e vetou novas permissões de exploração petrolífera.

Barcos de pesca de camarão puxam cordão de isolamento de petróleo na costa da Louisiana (foto: Patrick Kelley/ US Coast Guard).

Atualmente, cerca de 6% do petróleo produzido no mundo provém de plataformas similares à Deepwater Horizon, que era uma das mais avançadas do ponto de vista tecnológico. Estimativas indicam esse tipo de exploração poderá ser duplicada nos próximos vinte anos, apesar de a empreitada envolver enormes riscos para quem trabalha na sua operação e para o meio ambiente.

As lições do desastre no golfo do México devem de ser compreendidas pelo Brasil, um país que extrai cerca de 90% do petróleo que produz dos mares (são 826 poços marítimos, 200 deles em águas profundas) e que pretende começar a exploração comercial do petróleo localizado na camada pré-sal, em uma profundidade de onde nunca se extraiu petróleo.

Esperemos que esse acidente finalmente abra os olhos do governo brasileiro, já que as dezenas de pequenos e médios acidentes nas plataformas brasileiras e o total de quase cinquenta mortos nesses acidentes não foram capazes de fazê-lo.

Jerry Carvalho Borges
Departamento de Medicina Veterinária
Universidade Federal de Lavras

Sugestões para leitura:

Haines, J.R., Kleiner, E.J., McClellan, K.A., Koran, K.M., Holder, E.L., King, D.W., and Venosa, A.D. (2005). Laboratory evaluation of oil spill bioremediation products in salt and freshwater systems. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 32, 171-185.

Harayama, S., Kasai, Y., and Hara, A. (2004). Microbial communities in oil-contaminated seawater. Curr. Opin. Biotechnol. 15, 205-214.

Head, I.M., Jones, D.M., and Roling, W.F. (2006). Marine microorganisms make a meal of oil. Nat. Rev. Microbiol. 4, 173-182.

Joye, S., MacDonald, I. (2010). Offshore oceanic impacts from the BP oil spill. Nature Geoscience 3, 446.

Mills, M.A., Bonner, J.S., McDonald, T.J., Page,C.A., and Autenrieth, R.L. (2003). Intrinsic bioremediation of a petroleum-impacted wetland. Mar. Pollut. Bull. 46, 887-899.

Riazi, M.R. and Roomi, Y.A. (2008). A model to predict rate of dissolution of toxic compounds into seawater from an oil spill. Int. J. Toxicol. 27, 379-386.

Roling, W.F., Milner, M.G., Jones, D.M., Lee, K., Daniel, F., Swannell, R.J., and Head, I.M. (2002). Robust hydrocarbon degradation and dynamics of bacterial communities during nutrient-enhanced oil spill bioremediation. Appl. Environ. Microbiol. 68, 5537-5548.

Fonte: ciencia hoje