A história da Terra está escrita em seus elementos, mas à medida que as placas tectônicas deslizam e deslizam uma sobre a outra ao longo do tempo, eles turvam essa evidência - e com ela os segredos de por que a Terra pode sustentar a vida.

Um novo estudo liderado por geoquímicos da UChicago reorganiza a imagem da Terra primitiva traçando o caminho do elemento metálico titânio através da crosta terrestre ao longo do tempo. A pesquisa, publicado em 22 de setembro em Ciência , sugere que uma ação tectônica significativa já estava ocorrendo 3,5 bilhões de anos atrás - cerca de meio bilhão de anos antes do que se pensava atualmente.

A crosta já foi feita de uniformemente escura, minerais máficos ricos em magnésio e ferro. Mas hoje a crosta parece muito diferente entre a terra e o oceano:a crosta terrestre agora é uma félsica de cor mais clara, rico em silício e alumínio. O ponto em que esses dois divergiram é importante, uma vez que a composição dos minerais afeta o fluxo de nutrientes disponível para a vida incipiente que luta para sobreviver na Terra.

"Esta questão tem sido discutida desde que os geólogos começaram a pensar em rochas, "disse o autor principal Nicolas Dauphas, o Professor Louis Block e chefe do Laboratório de Origens do Departamento de Ciências Geofísicas e do Instituto Enrico Fermi. "Este resultado é uma surpresa e certamente uma reviravolta nessa discussão."

Para reconstruir a crosta mudando ao longo do tempo, geólogos costumam olhar para um tipo particular de rocha chamada xisto, feito de pequenos pedaços de outras rochas e minerais que são transportados pela água para depósitos de lama e comprimidos em rocha. O único problema é que os cientistas precisam ajustar os números para levar em conta as diferentes taxas de intemperismo e transporte. "Há muitas coisas que podem atrapalhar você, "Dauphas disse.

Para evitar esse problema, Dauphas e sua equipe examinaram titânio nos xistos ao longo do tempo. Este elemento não se dissolve na água e não é absorvido pelas plantas nos ciclos de nutrientes, então eles pensaram que os dados teriam menos vieses com os quais lutar.

Eles esmagaram amostras de rochas de xisto de diferentes idades ao redor do mundo e verificaram em que forma seu titânio apareceu. As proporções dos isótopos de titânio presentes devem mudar à medida que a rocha muda de máfico para félsico. Em vez de, eles viram pouca mudança em três bilhões e meio de anos, sugerindo que a transição deve ter ocorrido antes disso.

Isso também marcaria o início das placas tectônicas, uma vez que acredita-se que esse processo seja necessário para criar a rocha félsica.

"Com uma resposta nula como essa, não vendo nenhuma mudança, é difícil imaginar uma explicação alternativa, "disse Matouš Ptáček, um estudante de graduação da UChicago que foi coautor do estudo.

“Nossos resultados também podem ser usados ​​para rastrear a composição média da crosta continental ao longo do tempo, permitindo-nos investigar o fornecimento de nutrientes aos oceanos desde 3,5 bilhões de anos atrás, "disse Nicolas Greber, o primeiro autor do artigo, em seguida, um pesquisador de pós-doutorado na UChicago e agora na Universidade de Genebra.

Fósforo leva à vida

A questão sobre os nutrientes é importante para a nossa compreensão das circunstâncias em torno de um ponto de inflexão misterioso, mas crucial, denominado o grande evento da oxigenação. Foi quando o oxigênio começou a emergir como um importante constituinte da atmosfera terrestre, causando uma mudança massiva no planeta - e tornando possível a evolução de seres multicelulares.

A inundação de oxigênio veio de uma onda de microorganismos fotossintéticos; e, por sua vez, seu trabalho foi promovido por uma onda de nutrientes para os oceanos, particularmente fósforo. "O fósforo é o nutriente limitante mais importante no oceano moderno. Se você fertilizar o oceano com fósforo, a vida vai florescer, "Dauphas disse.

A linha do tempo do titânio sugere que o principal gatilho da onda de fósforo foi a mudança na composição da rocha máfica ao longo do tempo. À medida que a Terra esfriava, a rocha máfica que sai dos vulcões e derrete no subsolo tornou-se mais rica em fósforo.

"Há muito tempo que sabemos que a rocha máfica mudou com o tempo, mas o que não sabíamos é que sua contribuição para a crosta permaneceu bastante consistente, "Ptáček disse.