O Grande Vale do Rifte na África Oriental

O Grande Vale do Rifte na África Oriental

O Grande Vale do Rifte da África Oriental (Rift Valey) é uma das maravilhas geológicas do mundo, um lugar onde as forças tectônicas da Terra estão atualmente tentando criar novas placas, separando das antigas. Um rifte pode ser visto como uma fenda na superfície da Terra que se alarga com o tempo, ou mais tecnicamente, como uma bacia alongada, delimitada por falhas normais que se afastam acentuadamente em direções opostas.

O processo é tão bem exibido na África Oriental (Etiópia-Quênia-Uganda-Tanzânia) que os geólogos atribuíram um nome a nova placa. A Placa de Núbia compõe a maior parte da África, enquanto a placa menor que está se afastando foi denominada Placa da Somália (Figura 1). Essas duas placas estão se afastando umas das outras e também da Placa Arábica ao norte.

 

 Figura 1: Modelo digital de elevação mostrando os limites das placas tectônicas. O mapa base é uma imagem de topografia de radar do ônibus espacial da NASA. 

A placa mais antiga e melhor definida ocorre na região de Afar, na Etiópia. O ponto em que essas três placas se encontram, na mesma região, forma o que é conhecido como Junção Tripla, bem ilustrada na Figura 2, onde duas das placas visivelmente são ocupadas pelo Mar Vermelho (Red Sea) e pelo Golfo de Aden (Gulf of Aden) e a terceira é direcionada para sul. 

O rifte da África Oriental não se limita ao “Chifre da África”. Mais a sul da junção também há muita atividade, incluindo o ramo oeste, passando pelo Quênia, Tanzânia e pelo Rifte do Lago Albert (Albertine Rift) que contem a região dos “Grandes Lagos”, da África Oriental (Figura 2).

 

 

Figura 2 : Nomes de segmentos de fenda para o Sistema de Riftes da África Oriental. O mapa base é uma imagem de topografia de radar do ônibus espacial da NASA.

Já parte do ramo leste foi denominado Rifte do Quênia ou Gregory Rift (depois do geólogo que o mapeou no início dos anos 1900). Essas duas divisões juntas formam os Riftes da África Oriental, ambos são frequentemente agrupados com o Vale do Rifte da Etiópia para formar o Sistema de Riftes da África Oriental.

O sistema completo se estende por milhares de km somente na África e por mais mil se incluirmos o Mar Vermelho e o Golfo de Áden como extensões. Além disso, existem várias outras estruturas bem definidas, mas menores, chamadas Grabens, que têm caráter de rifte e estão claramente associados geologicamente aos riftes principais. Alguns receberam nomes que refletem isso, como o Rifte de Nyanza, no oeste do Quênia, perto do lago Victoria.

Assim, pode-se assumir um único rifte em algum lugar da África Oriental com uma série de outros distintos, todos relacionados e produzindo a geologia e topografia distintas da África Oriental.

Como se formaram?

A teoria geológica mais atual sustenta que protuberâncias são iniciadas pelo fluxo de calor elevado do manto (estritamente a astenosfera), conhecida por pluma, aquecendo a crosta sobreposta e fazendo com que ela se expanda e se frature, em uma série de falhas normais, formando a estrutura clássica Horst e Graben dos vales de rifte (Figura 3). Essas protuberâncias podem ser facilmente vistas como planaltos elevados em qualquer mapa topográfico da área (Figura 1).

 

Figura 3: Formação Horst e Graben em comparação com o terreno de rift real (canto superior direito) e topografia (canto inferior direito). Observe como a largura ocupada pelas áreas trapezoidais submetidas à formação normal de falha e horst e graben aumenta de cima para baixo no painel esquerdo. As fendas são consideradas características exteriores (as placas continentais estão se separando) e, com frequência, exibem esse tipo de estrutura.

O processo de separação associado à formação de fendas é frequentemente precedido por enormes erupções vulcânicas que fluem por grandes áreas e são geralmente preservadas/expostas nos flancos das fendas. Essas erupções são consideradas por alguns geólogos como “basaltos de inundação” – a lava é rompida ao longo de fraturas (e não em vulcões individuais) e atravessa a terra em lençóis como a água durante uma enchente.

Tais erupções podem cobrir grandes áreas de terra e desenvolver espessuras enormes (as Armadilhas Deccan da Índia e as Armadilhas Siberianas são exemplos). 

Se a separação da crosta continuar, se formará uma “zona esticada” de crosta diluída, consistindo de uma mistura de rochas basálticas e continentais que eventualmente caem abaixo do nível do mar, como aconteceu no Mar Vermelho e no Golfo de Aden. Separações adicionais levam à formação de crosta oceânica e ao nascimento de uma nova bacia oceânica.

O rifte da África Oriental

Se o processo de rifteamento descrito ocorrer em um cenário continental, teremos uma situação semelhante à que está ocorrendo agora no Quênia, onde o rifte da África Oriental está se formando. Nesse caso, é chamado de “rifte continental” (por razões óbvias) e fornece uma visão do que pode ter sido o desenvolvimento inicial do Vale do Rifte da Etiópia.

Embora os ramos oriental e ocidental tenham sido desenvolvidos pelo mesmo processo, eles têm características muito diferentes. 

O Ramo Oriental é caracterizado por maior atividade vulcânica, enquanto o Ramo Ocidental é caracterizado por bacias muito mais profundas que contêm grandes lagos e muitos sedimentos (incluindo os Lagos Tanganyika, o segundo lago mais profundo do mundo e o Malawi).

Recentemente, erupções de basalto e formação de fendas ativas foram observadas no Vale do Rifte da Etiópia, o que nos permite observar diretamente a formação inicial de bacias oceânicas em terra. Esta é uma das razões pelas quais o Sistema de Riftes da África Oriental é tão interessante para os cientistas. 

A maioria das fendas em outras partes do mundo progrediu a tal ponto que agora estão debaixo d’água ou foram preenchidas com sedimentos e, portanto, são difíceis de estudar diretamente. 

O Sistema de Riftes da África Oriental, no entanto, é um excelente laboratório de campo para estudar um sistema de rifteamento moderno e em desenvolvimento ativo.

Esta região também é importante para entender as raízes da evolução humana. Muitos achados fósseis de hominídeos ocorrem dentro da fenda, e atualmente se pensa que sua evolução possa ter desempenhado um papel integral na formação de nosso desenvolvimento. 

A estrutura e a evolução do rifte podem ter tornado a África Oriental mais sensível às mudanças climáticas, que levam a muitas alternâncias entre períodos chuvosos e áridos. Essa pressão ambiental poderia ter sido o impulso necessário para que nossos ancestrais se tornassem bípedes e mais inteligentes à medida que tentavam se adaptar a esses climas instáveis​.

Referências

https://geology.com/articles/east-africa-rift.shtml. East Africa’s Great Rift Valley: A Complex Rift System. Acesso em 03 de dezembro de 2019.

Some geothermal lakes in northern Ethiopia’s Rift Valley are too inhospitable to life.

Puri Lopez

Some spots on Earth are too hostile for life

By Elizabeth PennisiOct. 28, 2019 , 12:00 PM

There’s life on polar ice sheets, in scalding hot springs, and kilometers underground. But in hot briny lakes in Africa’s Rift Valley and the cold, dry soil of Antarctica’s Shackleton Glacier Valley, life reaches its limits. In both places, teams of researchers have pinpointed conditions too hostile for even the toughest microbes.

Together the two projects “contradict the current wisdom that life is really everywhere,” says Nathan Smith, a paleontologist at the Natural History Museum of Los Angeles County in California who was not involved with either project. “Both, in their own ways, in different types of environments, are homing in on what might be real barriers to life.”

In the Rift Valley lakes, in Ethiopia, volcanic gases venting from below acidify the water, which is also rich in salts from brines created by the evaporation of ancient and modern bodies of water. Add the heating effect of the volcanic activity, and the lakes represent an environment more extreme than any found in Yellowstone National Park or even in the Atacama Desert.

Purificación López-García, a biologist at with the French national research agency CNRS and the University of Paris-Sud, and her team used microscopy, cell sorting, genomics, and other techniques to look for signs of life in the water. In some ponds, microbes known as archaea thrived, the researchers report today in Nature Ecology & Evolution. But a few kilometers away, in isolated canyons and lakes where salt concentrations top 50% and acidity was high, they could detect no signs of permanent life at all.

Ancient wind-scoured soils in Antarctica’s Shackleton Glacier Valley appear devoid of even the hardiest microbes.

Noah Fierer

They did notice balls of minerals that others have found elsewhere and interpreted as “microfossils.” But they argue that the structures are unlikely to have biological origins. The high salinity along with the acidity and temperature are a deadly combination, especially because the salts there are magnesium-based. Too much magnesium causes cell membranes to dissolve, López-García says.

Very different conditions define life’s limits in the Shackleton Glacier Valley. In some parts of the ice-carved landscape, the soil has been exposed for hundreds of thousands of years to frigid, bone-dry winds. Nicholas Dragone, a graduate student at the University of Colorado in Boulder, took soil samples from those sites and from low-lying spots that were ice-covered until recently. He tried for 2 months or longer to get microbes from each sample to grow in the lab, under more than a dozen types of conditions. He also tested for DNA. Finally, he and his colleagues added glucose with labeled carbon to the soil samples and watched for any labeled carbon dioxide—a sign that a living organism was processing the glucose.

Multiple types of bacteria and fungi turned up in the lowland soils, Dragone reported 14 October at the Interdisciplinary Antarctic Earth Sciences meeting in Julian, California. But some of the high-elevation, older soils were devoid of life. “To be able to identify sites that have nothing in them is unique,” Dragone said. He has not done the extensive chemical analyses that López-García’s team did to help define life’s limits, but he suspects these high-elevation soils are inhospitable because they lack any liquid water.

With the two studies, “We’ve hit that boundary [for life] on both sides,” says Dragone’s adviser, Noah Fierer, a microbial ecologist. Knowing those boundaries should prove useful in searches for life at Earth’s extremes—and on other planets. “This gives us a lot more tools for exploring the potential of life existing elsewhere,” Smith says.

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doi:10.1126/science.aaz9905

Alguns pontos da Terra são hostis demais para a vida

Por Elizabeth PennisiOct. 28, 2019, 12:00

Há vida em camadas de gelo polar, em fontes termais escaldantes e quilômetros no subsolo. Mas em lagos quentes e salgados no Vale do Rift, na África, e no solo seco e frio do Vale da Geleira Shackleton, na Antártica, a vida atinge seus limites. Em ambos os lugares, equipes de pesquisadores identificaram condições hostis demais para os micróbios mais difíceis.

Juntos, os dois projetos "contradizem a atual sabedoria de que a vida realmente está em toda parte", diz Nathan Smith, paleontólogo do Museu de História Natural do Condado de Los Angeles, na Califórnia, que não estava envolvido em nenhum dos projetos. "Ambos, à sua maneira, em diferentes tipos de ambientes, estão se aproximando do que podem ser verdadeiras barreiras à vida."

Nos lagos do Vale do Rift, na Etiópia, os gases vulcânicos que saem de baixo acidificam a água, que também é rica em sais de salmoura criados pela evaporação de corpos d'água antigos e modernos. Adicione o efeito de aquecimento da atividade vulcânica, e os lagos representam um ambiente mais extremo do que qualquer outro encontrado no Parque Nacional de Yellowstone ou mesmo no deserto de Atacama.

Purificación López-García, bióloga da agência nacional francesa de pesquisa CNRS e da Universidade de Paris-Sud, e sua equipe usaram microscopia, classificação de células, genômica e outras técnicas para procurar sinais de vida na água. Em algumas lagoas, os micróbios conhecidos como Archaea prosperaram, relatam os pesquisadores hoje na Nature Ecology & Evolution. Mas a alguns quilômetros de distância, em desfiladeiros e lagos isolados, onde as concentrações de sal atingem 50% e a acidez era alta, eles não conseguiam detectar sinais de vida permanente.

Os solos antigos varridos pelo vento no Vale da Geleira Shackleton, na Antártica, parecem desprovidos dos micróbios mais difíceis.
Noah Fierer

Eles notaram bolas de minerais que outros encontraram em outros lugares e interpretaram como "microfósseis". Mas eles argumentam que é improvável que as estruturas tenham origens biológicas. A alta salinidade, juntamente com a acidez e a temperatura, são uma combinação mortal, principalmente porque os sais são à base de magnésio. O excesso de magnésio faz com que as membranas celulares se dissolvam, diz López-García.

Condições muito diferentes definem os limites da vida no Vale Glaciar Shackleton. Em algumas partes da paisagem esculpida em gelo, o solo foi exposto por centenas de milhares de anos a ventos frios e secos. Nicholas Dragone, um estudante de graduação da Universidade do Colorado em Boulder, coletou amostras de solo desses locais e de locais baixos que estavam cobertos de gelo até recentemente. Ele tentou por 2 meses ou mais obter micróbios de cada amostra para crescer no laboratório, sob mais de uma dúzia de tipos de condições. Ele também testou o DNA. Finalmente, ele e seus colegas adicionaram glicose com carbono marcado às amostras de solo e observaram qualquer dióxido de carbono identificado - um sinal de que um organismo vivo estava processando a glicose.

Vários tipos de bactérias e fungos apareceram nos solos das terras baixas, informou Dragone em 14 de outubro na reunião Interdisciplinar de Ciências da Terra Antártica em Julian, Califórnia. Mas alguns dos solos mais altos e altos não tinham vida. "Ser capaz de identificar sites que não contêm nada é único", disse Dragone. Ele não fez as extensas análises químicas que a equipe de López-García fez para ajudar a definir os limites da vida, mas ele suspeita que esses solos de alta altitude sejam inóspitos porque não possuem água líquida.

Com os dois estudos, "atingimos esse limite [por toda a vida]] de ambos os lados", diz o consultor de Dragone, Noah Fierer, um ecologista microbiano. Conhecer essas fronteiras deve ser útil na busca pela vida nos extremos da Terra - e em outros planetas. "Isso nos dá muito mais ferramentas para explorar o potencial da vida existente em outros lugares", diz Smith.

Uma reconstrução composta por fósseis por computador de Jebel Irhoud mostra um rosto moderno e achatado, emparelhado com uma base arcaica e alongada

© PHILIPP GUNZ, MPI EVA LEIPZIG

Os fósseis mais antigos do Homo sapiens do mundo encontrados em Marrocos

Por Ann Gibbons 7 de junho de 2017, 13:00

 

Por décadas, pesquisadores que buscam a origem de nossa espécie vasculham o Grande Vale do Rift, na África Oriental. Agora, sua missão tomou um desvio inesperado para o oeste, para o Marrocos: os pesquisadores redefiniram um crânio esquecido de uma caverna chamada Jebel Irhoud para um surpreendente há 300.000 anos e descobriram novos fósseis e ferramentas de pedra. O resultado é a evidência mais antiga e bem datada do Homo sapiens , adiando a aparência de nossa espécie em 100.000 anos.
 
"Esse material é um tempo e meio mais antigo do que qualquer outra coisa apresentada como H. sapiens ", diz o paleoantropólogo John Fleagle, da Universidade Estadual de Nova York, em Stony Brook.
 
As descobertas, relatadas na Nature , sugerem que nossas espécies vieram ao mundo de frente , evoluindo características faciais modernas, enquanto a parte de trás do crânio permaneceu alongada como as de humanos arcaicos. As descobertas também sugerem que os primeiros capítulos da história de nossa espécie podem ter ocorrido em todo o continente africano. "Esses hominínios estão à margem do mundo na época", diz o arqueólogo Michael Petraglia, do Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana, em Jena, Alemanha.
 
Em 1961, os mineiros que procuravam a barita mineral encontraram um crânio fóssil incrivelmente completo em Jebel Irhoud, a 75 quilômetros da costa oeste de Marrocos. Com seu cérebro grande, mas em forma de crânio primitivo, o crânio foi inicialmente considerado um neandertal africano. Em 2007, os pesquisadores publicaram uma data de 160.000 anos com base na datação radiométrica de um dente humano. Isso sugeria que o fóssil representava um remanescente remanescente de uma espécie arcaica, talvez H. heidelbergensis , que pode ser o ancestral dos neandertais e H. sapiens . De qualquer forma, o crânio ainda parecia ser mais jovem do que os fósseis mais antigos de H. sapiens aceitos.
 
Esses fósseis foram encontrados na África Oriental, durante muito tempo o suposto berço da evolução humana. Em Herto, no Vale do Grande Rift da Etiópia, os pesquisadores dataram os crânios de H. sapiens a cerca de 160.000 anos atrás; mais ao sul, em Omo Kibish, há dois bonés de caveira datados de cerca de 195.000 anos atrás, tornando-os os mais antigos membros amplamente aceitos de nossa espécie, até agora. "O mantra é que a especiação de H. sapiens ocorreu em torno de 200.000 anos atrás", diz Petraglia.
 
Alguns pesquisadores pensaram que a trilha de nossa espécie poderia ter começado mais cedo. Afinal, os geneticistas datam a divisão de humanos e nossos primos mais próximos, os Neandertais, há pelo menos 500.000 anos atrás, observa o paleoantropólogo John Hawks, da Universidade de Wisconsin, em Madison. Portanto, você pode esperar encontrar indícios de nossa espécie em algum lugar da África bem antes de 200.000 anos atrás, diz ele.
 
Uma das poucas pessoas que continuaram a refletir sobre o crânio de Jebel Irhoud foi o paleoantropólogo francês Jean-Jacques Hublin, que havia iniciado sua carreira em 1981 estudando uma mandíbula encontrada em Jebel Irhoud.  

Quando se mudou para o Instituto Max Planck de Antropologia Evolucionária, em Leipzig, na Alemanha, ele conseguiu financiamento para reabrir a caverna, agora desmoronada, que fica a 100 quilômetros a oeste de Marrakesh, no Marrocos. A equipe de Hublin iniciou novas escavações em 2004, esperando datar o pequeno pedaço de camadas de sedimentos intactas e ligá-las à camada de descoberta original. "Tivemos muita sorte", diz Hublin. "Não recebemos apenas datas, temos mais hominídeos".
 
A equipe agora tem novos crânios parciais, mandíbulas, dentes e ossos de pernas e braços de pelo menos cinco indivíduos, incluindo uma criança e um adolescente, principalmente de uma única camada que também continha ferramentas de pedra.  

Em sua análise estatística detalhada dos fósseis, Hublin e o paleoantropólogo Philipp Gunz, também do Max Planck em Leipzig, descobriram que um novo crânio parcial possui sulcos finos na testa. E seu rosto se dobra sob o crânio, em vez de se projetar para a frente, semelhante ao crânio completo de Irhoud e às pessoas hoje. Mas os fósseis de Jebel Irhoud também tinham uma caixa cerebral alongada e dentes "muito grandes", como espécies mais arcaicas do Homo , escrevem os autores.

O amanhecer pan-africano do Homo sapiens

Novas datas e fósseis de Jebel Irhoud, no Marrocos, sugerem que nossas espécies surgiram na África. As novas descobertas podem ajudar os pesquisadores a descobrir como esses fósseis selecionados dos últimos 600.000 anos estão relacionados aos seres humanos modernos e entre si.

(GRÁFICO) G. Grullón / Ciência ; (DATA) Programa Smithsonian de Origens Humanas; (FOTOS CONTRA RELÓGIO DA PARTE SUPERIOR À ESQUERDA) Ryan Somma / Wikimedia Commons; James Di Loreto e Donald H. Hurlbert / Smithsonian Institution / Wikimedia Commons; FAZER COMPRAS; FAZER COMPRAS; Universidade de Witwatersrand; FAZER COMPRAS; Alojado no Museu Nacional da Etiópia, Addis Abeba, doação de fotos: © 2001 David L. Brill, humanoriginsphotos.com; FAZER COMPRAS

 

Os fósseis sugerem que os rostos evoluíram com características modernas antes que o crânio e o cérebro assumissem a forma globular vista nos fósseis do Herto e nas pessoas vivas. "É uma longa história - não era que um dia, de repente, essas pessoas eram modernas", diz Hublin.
 
Os neandertais mostram o mesmo padrão: ancestrais putativos neandertais, como fósseis de 400.000 anos de idade na Espanha, têm crânios arcaicos e alongados com traços neandertais especializados em seus rostos. "É um argumento plausível que o rosto evolua primeiro", diz o paleoantropólogo Richard Klein, da Universidade de Stanford, em Palo Alto, Califórnia, embora os pesquisadores não saibam quais pressões de seleção podem levar a isso.
 
Esse cenário depende da data revisada do crânio obtida de ferramentas de pederneira queimadas. (As ferramentas também confirmam que o povo de Jebel Irhoud controlava o fogo.) O arqueólogo Daniel Richter, do Max Planck, em Leipzig, usou uma técnica de termoluminescência para medir quanto tempo havia passado desde que os minerais cristalinos do sílex eram aquecidos pelo fogo.  

Ele conseguiu 14 datas que renderam uma idade média de 314.000 anos, com uma margem de erro de 280.000 a 350.000 anos. Isso se encaixa com outra nova data de 286.000 anos (com um intervalo de 254.000 a 318.000 anos), a partir da datação radiométrica aprimorada de um dente.  

Esses achados sugerem que a data anterior estava errada e se encaixava na idade conhecida de certas espécies de zebra, leopardo e antílope na mesma camada de sedimentos. "Do ponto de vista do namoro, acho que eles fizeram um bom trabalho", diz o geocronologista Bert Roberts, da Universidade de Wollongong, na Austrália.
 
Quando Hublin viu a data, "percebemos que havíamos agarrado a raiz de toda a linhagem de espécies", diz ele. Os crânios são tão transitórios que nomeá-los se torna um problema: a equipe os chama de H. sapiens mais cedo do que os "primeiros humanos anatomicamente modernos" descritos em Omo e Herto.
 
Algumas pessoas ainda podem considerar esses humanos robustos "altamente evoluídos H. heidelbergensis ", diz a paleoantropóloga Alison Brooks, da Universidade George Washington, em Washington, DC. Ela e outras pessoas, porém, acham que se parecem com o nosso tipo. "O crânio principal parece algo que pode estar perto da raiz da linhagem H. sapiens ", diz Klein, que diz que os chamaria de "protomodernos, não modernos".
 
A equipe não propõe que o pessoal de Jebel Irhoud seja diretamente ancestral de todos nós. Em vez disso, eles sugerem que esses humanos antigos faziam parte de uma grande população que se espalhou por toda a África quando o Saara era verde cerca de 300.000 a 330.000 anos atrás; eles mais tarde evoluíram como um grupo em direção aos humanos modernos. "A evolução do H. sapiens aconteceu em escala continental", diz Gunz.
 
O suporte para essa imagem vem das ferramentas que a equipe de Hublin descobriu. Eles incluem centenas de flocos de pedra que foram martelados repetidamente para afiá-los e dois núcleos - os pedaços de pedra dos quais as lâminas foram arrancadas - característicos da Idade da Pedra Média (MSA). Alguns pesquisadores pensaram que humanos arcaicos como H. heidelbergensis inventaram essas ferramentas. Mas as novas datas sugerem que esse tipo de kit de ferramentas, encontrado em locais na África, pode ser uma marca registrada do H. sapiens .
 
As descobertas ajudarão os cientistas a entender um punhado de crânios tentadores e mal datados de toda a África, cada um com sua própria combinação de características modernas e primitivas.  

Por exemplo, a nova data pode fortalecer a alegação de que um crânio parcial um tanto arcaico em Florisbad, na África do Sul, datado aproximadamente 260.000 anos atrás, pode ser o início do H. sapiens . Mas a data também pode ampliar a distância entre H. sapiens e outra espécie, H. naledi , que viveu na época na África do Sul .
 
As conexões entre esses crânios e a aparência das ferramentas da MSA em toda a África atualmente e possivelmente anteriormente mostram "muita comunicação em todo o continente", diz Brooks. "Isso mostra um fenômeno pan-africano, com pessoas expandindo e contraindo em todo o continente por um longo tempo".

Publicado em:

• Arqueologia
• Evolução humana

doi: 10.1126 / science.aan6934

Ann Gibbons

Ann é correspondente colaboradora da Science .

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