Fóssil de madeira com 300 milhões de anos se torna relógio geológico para a história da Terra
Embora achados de ossos e dentes de animais pré-históricos costumem despertar maior interesse entre os pesquisadores, uma recente publicação destaca a importância crucial da madeira fossilizada na compreensão de milhões de anos da história geológica da Terra. Os restos vegetais são fundamentais para desvendar a evolução do nosso planeta.
Uma pesquisa com foco em madeira fossilizada encontrada nas montanhas Kyffhäuser, situadas na bacia do rio Saale, no norte da Alemanha, aponta que a madeira possui a mais alta afinidade química para a mineralização entre os tecidos orgânicos resistentes.
Este exemplar específico de madeira provém de árvores de grande porte de uma floresta que prosperou no período Carbonífero, muito antes da era dos dinossauros. As árvores foram soterradas em leitos de rios de uma área tropical do supercontinente Pangeia, um local que vivenciava ciclos de estações secas e cheias.
Conforme o estudo, após o sepultamento, a madeira sofreu quatro etapas de mineralização ao longo de milhões de anos. Cada ciclo gerou um tipo distinto de quartzo, fornecendo dados cruciais sobre a bacia onde a vegetação se desenvolveu.
O doutor Steffen Trümper, da Universidade de Münster, na Alemanha, comentou em um comunicado que é “surpreendente que um fóssil, frequentemente do tamanho da palma da mão, possa registrar a história geológica de uma região inteira por centenas de milhões de anos”.
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Processos de fossilização que revelam o passado da Terra
A pesquisa detalha que, entre 304 milhões e 299 milhões de anos atrás, condições específicas permitiram a entrada de ácidos silícicos na madeira soterrada. Isso resultou na formação de opala, que conseguiu preservar a estrutura das paredes celulares do material vegetal.
Posteriormente, no período entre 299 e 290 milhões de anos atrás, os fósseis foram cobertos por sedimentos e expostos a temperaturas entre 50°C e 70°C. Esse aquecimento converteu a madeira opalizada em delicados cristais de quartzo. Esses eventos foram cruciais para a preservação de linhagens evolutivas que hoje não existem mais, sendo as coníferas seus parentes vivos mais próximos, conforme relatado por Trümper e sua equipe, embora outras mudanças nos fósseis tenham sido menos observadas.
A equipe de cientistas verificou que, com o acúmulo de camadas suficientes de estratos sobre a madeira já mineralizada, a combinação de calor, pressão e salinidade provocou a substituição da maior parte do quartzo de cristais finos por cristais de quartzo-hematita mais espessos. Esse processo, contudo, resultou na perda da preservação das estruturas anatômicas nas áreas afetadas.
Os pesquisadores descrevem um subsequente e prolongado período de inatividade, antecedendo a exposição a temperaturas elevadas, variando entre 170°C e 290°C. Essa condição deu origem a outra modalidade de quartzo, os cristais euédricos, que se apresentam em formato de bloco.
A última fase de transformação compreendeu a formação de quartzo baritado, identificado pela emissão de uma luz azul ao ser bombardeado por elétrons, um fenômeno conhecido como catodoluminescência.
O aspecto mais relevante dessas quatro transformações do quartzo é que cada uma delas demandou condições específicas de temperatura e pressão. Mais importante, a madeira fossilizada conseguiu reter indícios precisos de quando cada um desses estágios geológicos aconteceu, transformando-se em um verdadeiro registro do tempo.
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Como a datação por urânio-chumbo revela épocas geológicas
Os cristais de quartzo absorvem urânio do ambiente durante sua formação, mas não o chumbo. Com o tempo, o urânio se desintegra lentamente em chumbo, e a proporção desses elementos permite aos geólogos determinar o período desde a criação dos cristais. Embora o chumbo possa ser incorporado ou removido dos cristais por outras vias, exigindo cautela, Trümper afirmou que sua equipe considerou esses fatores. O pesquisador ainda declarou: “Na verdade, ficámos bastante surpreendidos que o relógio que começou com a mineralização inicial no final do Carbonífero não tenha sido completamente atrasado durante os processos posteriores.”
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Essa metodologia oferece à ciência uma nova e poderosa ferramenta para acompanhar a evolução e o deslocamento dos continentes ao longo de eras.
Por meio da análise da idade dos cristais remanescentes de cada fase de formação, Trümper e sua equipe elaboraram uma cronologia das transformações. Eles identificaram a formação de quartzo-hematita entre 257 milhões e 260 milhões de anos atrás, o quartzo euédrico de 180 milhões a 150 milhões de anos atrás, e o quartzo-barita há cerca de 100 milhões de anos.
As mudanças geológicas demandam condições exatas de temperatura e pressão, diretamente ligadas à profundidade em que a madeira estava localizada em cada período. Assim, a equipe conseguiu reconstruir um histórico da quantidade de material que cobria a madeira antiga em diferentes momentos. A conversão final, por exemplo, necessitou de profundidades entre 3 e 5,5 quilômetros.
Atualmente, a madeira fossilizada se encontra na superfície, em uma localização curiosa, em frente ao Monumento Kyffhäuser, que é uma das mais altas estátuas da Alemanha. Essa posição superficial sugere aos geólogos a ocorrência de um expressivo soerguimento do terreno em um passado geológico recente. Todos esses acontecimentos revelam, em conjunto, a história geológica da região ao longo de 300 milhões de anos.
Trümper explicou em nota que “as minúsculas inclusões fluidas no quartzo foram particularmente reveladoras, pois preservam informações sobre as condições exatas durante o crescimento do cristal”. Ele complementou que “como a madeira fossilizada ocorre em muitas formações rochosas em todo o mundo, isso abre uma valiosa fonte de informação. Fornece à ciência uma nova ferramenta para rastrear a evolução dos continentes.”
No entanto, da mesma forma que nem todas as florestas se transformam em madeira fossilizada, a maioria dos processos de fossilização não completa todas as etapas observadas em Kyffhäuser. A 80 quilômetros ao sul, em Manebach, troncos de coníferas também passaram por mineralização.
Os autores do estudo observam que em Manebach, “a preservação delicada das estruturas celulares é muito melhor do que em Kyffhäuser, e até mesmo fungos intracelulares podem ser encontrados”. Apesar disso, as tentativas de analisar as inclusões fluidas e de datar os fósseis de Manebach por meio do sistema de isótopos urânio-chumbo não apresentaram resultados eficazes.
Trümper explicou que, ao aplicar lasers nas amostras de Manebach, “pedaços maiores se quebraram da amostra em vez dos pequenos pedaços necessários para analisar a composição isotópica”. A equipe ainda não tem certeza sobre a frequência desse problema em outras análises de madeira fossilizada.
Contudo, Trümper mencionou que um estudo recente sobre madeira fossilizada na China descreve um local que “parece promissor” para documentar uma sequência de transformações similar à observada em Kyffhäuser.
