Um estudo que usou uma nova biblioteca digital e sistema de leitura automática para sugar a medula factual de milhões de publicações geológicas que datam de décadas atrás desvendou um antigo mistério da vida antiga:por que estruturas fáceis de ver e antes comuns chamadas de estromatólitos essencialmente cessaram formando ao longo do longo arco da história da Terra?

Estromatólitos são camadas contorcidas de sedimento formadas por micróbios, e são freqüentemente encontrados em calcário e outras rochas sedimentares antigas depositadas sob os oceanos.

"Os geólogos sabem há muito tempo que os estromatólitos eram abundantes em ambientes marinhos rasos durante o Pré-cambriano, antes do surgimento da vida multicelular ", mais de 560 milhões de anos atrás, diz Jon Husson, um pesquisador pós-doutorado e co-autor de um estudo agora online na revista Geologia . "Mas, estromatólitos são raros no oceano hoje. "

O novo estudo mede a queda na prevalência de estromatólitos com base em descrições de rochas peneiradas em mais de 3 milhões de publicações científicas.

"Os paleontólogos atribuíram em grande parte o declínio dos estromatólitos à evolução dos animais, começando cerca de 560 milhões de anos atrás, "diz Shanan Peters, professor de geociências na Universidade de Wisconsin-Madison e primeiro autor do estudo. "Muitos animais multicelulares, como caracóis, comer micróbios. A evolução desses grandes animais que pastam micróbios atingiu o "reset" no mundo do estromatólito. Ou então a história acabou. "

O novo estudo encontrou uma correlação fraca entre a ocorrência de estromatólitos e a diversidade de animais, mas um vínculo mais forte com a química da água do mar.

"O melhor preditor de prevalência de estromatólito, antes e depois da evolução dos animais, é a abundância de dolomita em sedimentos marinhos rasos, "diz Husson. Dolomita é uma variedade de carbonato com alto teor de magnésio, o tipo de sedimento que forma o calcário. A dolomita é mais difícil de fazer do que o carbonato de baixo teor de magnésio e se forma hoje em apenas uma faixa estreita de ambientes marinhos.

Quando a água do oceano está supersaturada com carbonato, "isso pode facilitar a formação de estromatólitos, "diz Husson." No Lago Tanganica [África], existem estromatólitos se formando hoje, mesmo que haja animais em todos os lugares, caracóis e peixes. O lago está supersaturado com carbonato, e está implorando para ser precipitado. Os micróbios vêm e ajudam a precipitar, e o resultado é uma abundância de estromatólitos. "A saturação elevada de carbonato também pode ajudar na formação de dolomita, conduzindo assim a correlação com estromatólitos encontrados neste estudo.

Medir a prevalência de estromatólitos em toda a história da Terra é difícil porque apenas contar o número de estromatólitos não é suficiente. Você também deve saber quantas rochas podem ter estromatólitos, mas não.

A grande inovação deste estudo é a interação de um novo tipo de biblioteca digital e sistema de leitura de máquina denominado GeoDeepDive com um banco de dados geológico denominado Macrostrat. Ambos foram liderados por Peters na UW-Madison.

• GeoDeepDive é uma biblioteca digital construída com tecnologia de computação de alto rendimento que pode "ler" milhões de papéis e desviar informações específicas. A data, a biblioteca GeoDeepDive contém mais de 3 milhões de publicações científicas de todas as disciplinas científicas; cerca de 10, 000 novos artigos publicados são adicionados diariamente.
• Macrostrat é um banco de dados que descreve as propriedades geológicas conhecidas da crosta superior da América do Norte, em diferentes momentos e profundidades.

A enorme capacidade de computação do Centro de Computação de Alto Rendimento e do sistema HTCondor da UW-Madison, a ideia do cientista da computação Miron Livny da UW-Madison, poderes GeoDeepDive. A combinação da biblioteca digital com o banco de dados geológico permitiu aos pesquisadores estimar, em diferentes períodos de tempo, a porcentagem de rochas marinhas rasas que realmente possuem estromatólitos.

O estudo começou no verão de 2015, quando o terceiro autor, Julia Wilcots, um nativo de Madison que era então um estudante de graduação em Princeton, pediu a Peters um projeto de verão. "No meu estilo típico, dei a Julia algumas opções, "Peters diz." Ela escolheu estromatólitos, então eu disse, 'OK, Vá fazê-lo!' Com o mínimo de ajuda nossa, ela desenvolveu um aplicativo funcional para descobrir e extrair todas as menções de estromatólitos de nossa biblioteca. "

Entre 10, 200 artigos que mencionaram estromatólitos, "nosso programa foi capaz de extrair 1, 013 com o nome de uma unidade de rocha, que nos permitiu vincular as ocorrências de estromatólito ao Macrostrat, "diz Husson.

Wilcots não precisava viajar para ver estromatólitos, Peters diz. "Em Madison, estamos sentados no topo de rochas registrando um dos maiores aumentos na abundância de estromatólitos - pelo menos durante a idade dos animais. "

Os cientistas observaram há muito tempo que os estromatólitos começaram um longo declínio pouco antes do início da era cambriana, mas esse declínio representou uma "questão fundamental da paleobiologia, "Husson diz." Estromatólitos são os fósseis mais antigos visíveis a olho nu. Se você olhar para uma rocha com um bilhão de anos, a chance de ver evidências de vida é igual à chance de ver estromatólitos. "

Além de responder a uma questão fundamental da história da Terra, o novo estudo "nos permite fazer o tipo de análises com as quais os cientistas costumavam sonhar, Peters diz:'Se pudéssemos apenas compilar todas as informações publicadas sobre ... qualquer coisa!'

"Fazer este estudo sem GeoDeepDive seria quase impossível, "Peters acrescenta." Lendo milhares de artigos para escolher referências a estromatólitos, e, em seguida, ligando-os a uma determinada unidade de rocha e período geológico, levaria uma carreira inteira, mesmo com o Google Scholar. Aqui começamos com um estudante talentoso trabalhando em um projeto de verão. GeoDeepDive reduziu muito a barreira para compilar dados da literatura, a fim de responder a muitas perguntas. "

Outra beleza do big data, abordagem de leitura de máquina é o recurso embutido para replicação e melhoria. "Agora que este estudo foi feito, podemos executar o aplicativo de estromatólito repetidas vezes. Podemos refinar as pesquisas, e eles avaliarão os novos dados que estão sendo publicados o tempo todo, "Peters diz." Então, uma repetição poderia fazer um estudo melhor, com o mínimo de esforço. "

Durante séculos, "geólogos transferiram informações difíceis de obter do campo para informações difíceis de obter na literatura, "Peters diz." Para alcançar uma síntese em larga escala, você tem que pesquisar todo o conhecimento publicado. Existem novas descobertas à espera na literatura científica, se você puder ter uma visão geral e reunir todos os dados em um só lugar. "