Rocha mais antiga da Terra pode revelar capítulo desconhecido da história

Um afloramento rochoso em um canto remoto do norte de Quebec descansa sereno em seu isolamento misterioso na costa leste da Baía de Hudson, no Canadá.

Mas nas últimas duas décadas, este vestígio exposto de um antigo fundo oceânico, conhecido como Cinturão de Rochas Verdes de Nuvvuagittuq, tem sido um acirrado campo de batalha científico na busca pela identificação da rocha mais antiga da Terra.

Uma nova pesquisa sugere que o local geológico abriga os fragmentos sobreviventes mais antigos conhecidos da crosta terrestre, datando de 4,16 bilhões de anos atrás. É a única rocha determinada como sendo do primeiro dos quatro éons geológicos da história do nosso planeta: o Hadeano, que começou há 4,6 bilhões de anos, quando o mundo era quente, turbulento e semelhante ao inferno.

"As rochas são livros para os geólogos... e neste momento estamos sem o livro (sobre o Hadeano). O Cinturão de Rochas Verdes de Nuvvuagittuq seria pelo menos uma página desse livro, por isso é tão importante", disse o geólogo Jonathan O'Neil, autor da pesquisa publicada quinta-feira na revista Science.

O Cinturão de Rochas Verdes de Nuvvuagittuq foi datado várias vezes por diferentes grupos de pesquisa, com resultados amplamente divergentes. A maioria concorda que a rocha tem pelo menos 3,75 bilhões de anos — mas isso não a tornaria a mais antiga da Terra.

O Complexo Gnáissico de Acasta, um grupo de rochas expostas ao longo de um rio a quase 300 quilômetros ao norte de Yellowknife, no noroeste do Canadá, é mais amplamente aceito como a formação geológica mais antiga do planeta. Estas rochas são inequivocamente datadas em 4,03 bilhões de anos, marcando a fronteira entre o Éon Hadeano e o próximo capítulo na história da Terra: o Arqueano. (Existem rochas mais antigas no planeta — mas não originárias do planeta — que não fazem parte deste debate: alguns meteoritos têm 4,5 bilhões de anos.)

Um controverso artigo de 2008 coautorado por O'Neil, que estuda o local desde que era estudante de doutorado, argumentou que o Cinturão de Rochas Verdes de Nuvvuagittuq tinha 4,3 bilhões de anos; no entanto, outros geólogos questionaram os limites das técnicas de datação e como os dados foram interpretados. Com este último artigo, O'Neil, agora professor associado na Universidade de Ottawa no departamento de Ciências da Terra e Ambientais, pretende provar que seus críticos estão errados.

Como descobrir a idade de uma rocha

A datação de rochas envolve o uso de técnicas radiométricas que aproveitam o decaimento radioativo natural e espontâneo de certos elementos na rocha, que atua como um tipo de relógio.

O'Neil usa uma analogia de ampulheta: imagine contar grãos de areia no topo (elementos radioativos) e no fundo (elementos produzidos pelo decaimento radioativo) do objeto. Conhecer a velocidade dos grãos em movimento (que representa a taxa de decaimento) permite aos cientistas datar as rochas. Alguns desses relógios radiométricos são robustos e podem suportar as altas temperaturas e pressões que a crosta terrestre suportou ao longo dos éons, enquanto outros são mais afetados por esses processos.

O padrão ouro e a maneira mais fácil de datar formações rochosas muito antigas é com um mineral muito resistente conhecido como zircão. Estes pequenos cristais incorporam um pouco de urânio em sua estrutura, e os pesquisadores podem determinar sua idade medindo o decaimento radioativo dos átomos de urânio, que se transformam em chumbo a uma taxa conhecida.

No entanto, o Cinturão de Rochas Verdes de Nuvvuagittuq — que foi mapeado após um levantamento geológico na década de 1960, mas primeiro atraiu atenção científica no início dos anos 2000 — contém muito poucas rochas com zircões, já que eles raramente ocorrem em espécimes com níveis mais baixos de silício, incluindo aqueles que já foram crosta oceânica antiga.

"Tentamos encontrar zircões. Eles simplesmente não estão lá, ou se formaram posteriormente durante o metamorfismo ou cozimento das rochas", disse O'Neil. Rocha metamórfica é aquela que foi transformada pelo calor, pressão ou outras forças naturais.

Em vez disso, para o novo estudo, O'Neil recorreu ao elemento terra rara samário, que se decompõe no elemento neodímio.

É uma técnica que tem sido usada para datar meteoritos, pois os elementos só estavam ativos há mais de 4 bilhões de anos.

"A controvérsia sobre a idade é que algumas pessoas acreditam que o relógio que usamos não é bom ou foi afetado (por outros processos geológicos)", disse ele. "É um debate sobre o que exatamente estamos medindo no tempo porque não podemos usar zircão, e algumas pessoas na minha área só se convenceriam com zircões."

O'Neil disse que a técnica foi valiosa neste caso porque é possível medir o decaimento de duas variantes, ou isótopos, de samário em dois isótopos distintos de neodímio — essencialmente obtendo dois relógios pelo preço de um. O último artigo focou em um tipo específico de rocha metamórfica antiga — intrusões metagabróicas — amostradas do interior do cinturão, e os dois pontos de dados convergiram na mesma idade: 4,16 bilhões de anos.

Esta idade, concluiu o estudo, significava que "pelo menos um pequeno remanescente" da crosta hadeana foi preservado no Cinturão de Pedra Verde Nuvvuagittuq, o que forneceria informações valiosas sobre as origens da Terra e como a vida se formou.

Rochas próximas do mesmo local podem preservar várias assinaturas de vida do éon, bem como microfósseis, pequenos filamentos e tubos formados por bactérias, observou Dominic Papineau, cientista sênior de pesquisa do Instituto de Ciência e Engenharia do Mar Profundo da Academia Chinesa de Ciências. Ele não esteve envolvido na pesquisa mais recente, mas estudou fósseis do local.

"As rochas que foram recentemente datadas vêm do manto, que não é considerado um ambiente que abriga vida ou habitável para a vida", disse Papineau, que também é professor honorário de biogeoquímica pré-cambriana e exobiologia no University College London.

"No entanto, as rochas sedimentares adjacentes agora estão confirmadas como tendo pelo menos 4.160 milhões de anos, o que é "apenas" cerca de 400 milhões de anos após a acreção do nosso planeta e do Sistema Solar", acrescentou em um e-mail.

"Evidências de vida muito primitiva nestas rochas sedimentares indicam que a origem da vida pode acontecer muito rapidamente (relativamente falando), o que aumenta a probabilidade de que a vida seja comum e generalizada no universo", disse.

Fim de debate?

Ainda não está claro se os afloramentos de Nuvvuagittuq serão amplamente aceitos como as rochas mais antigas da Terra, segundo outros cientistas que não estiveram envolvidos na pesquisa.

Bernard Bourdon, um geoquímico do Laboratório de Geologia de Lyon na França que anteriormente havia questionado as datas mais antigas do Cinturão de Pedra Verde Nuvvuagittuq publicadas por O'Neil, disse que estava "mais convencido" pelo trabalho mais recente, e que este estava "bem melhorado" em relação aos estudos anteriores.

"O que está melhor, comparado ao artigo de 2008, é o fato de que as duas técnicas... elas fornecem a mesma idade. Isso é bom. É aí que criticamos os primeiros resultados", disse Bourdon, que também é diretor de pesquisa no órgão francês de pesquisa científica CNRS.

"No final, acho que há mais credibilidade na idade", disse ele, acrescentando que ainda tinha algumas "pequenas dúvidas" e gostaria de investigar os dados mais profundamente.

A idade das rochas "continua sendo um mistério não resolvido", segundo Hugo Olierook, um geocientista e pesquisador sênior da Universidade Curtin na Austrália.

"Na ausência de minerais 'fáceis' de datar, eles recorreram à rocha total, o que é repleto de problemas, já que as amostras de rocha total têm múltiplos minerais", disse Olierook por e-mail.

"Basta que um desses minerais tenha sido alterado e sua idade 'resetada' para uma idade mais jovem para que todo o castelo de cartas desmorone", acrescentou, observando que temperaturas muito altas e baixas podem naturalmente alterar a idade de cristalização dos minerais na rocha.

Muito pouco é definitivo quando se lida com rochas e minerais que têm histórias geológicas complexas abrangendo mais de 4 bilhões de anos, segundo Jesse Reimink, professor de Geociências Rudy L. Slingerland em Início de Carreira na Universidade Penn State.

"Mesmo se essas rochas tiverem 'apenas' 3,8 bilhões de anos, é bastante incrível que elas estejam preservadas. Este trabalho atual apresenta dados mais convincentes, apoiando uma idade de 4,15 bilhões de anos atrás, do que aqueles produzidos anteriormente, que já eram convincentes", disse Reimink. "As escalas de tempo são tão longas, e a história dessas rochas e minerais é tão torturada, que extrair qualquer informação primária delas é bastante incrível."