Controvérsias cercaram a rocha da Groenlândia (abaixo à direita), e o significado de grafite (vermelho) com apatita (turquesa) em tais rochas, nos últimos 20 anos ou mais. Observe o tamanho de grão grosso de ambas as formações de ferro em faixas altamente metamorfoseadas. As seções finas (parte inferior) são fatias finas como papel da rocha. Crédito:Dominic Papineau Ph.D.
A descoberta fornece uma nova 'bioassinatura' característica para rastrear os restos de vida antiga preservados em rochas que são significativamente alteradas ao longo de bilhões de anos e pode ajudar a identificar vida em outras partes do Sistema Solar.
A pesquisa, publicado em dois artigos - um no Jornal da Sociedade Geológica e outro em Cartas da Terra e da Ciência Planetária —Resolve o problema de longa data de como os cientistas podem rastrear registros de vida na Terra em rochas altamente metamorfoseadas mais de 3, 700 milhões de anos, com material orgânico muitas vezes se transformando em grafite mineral à base de carbono.
No primeiro estudo, publicado em Cartas da Terra e da Ciência Planetária , a equipe analisou dez amostras de rocha de formações ferríferas em faixas (BIF) do Canadá, Índia, China, Finlândia, EUA e Groenlândia abrangendo mais de 2, 000 milhões de anos de história.
Eles argumentam que o carbono preservado em cristais semelhantes ao grafite - 'carbono grafítico' - localizado ao lado de minerais como a apatita, da qual nossos dentes e ossos são feitos, e carbonato, são as bioassinaturas das formas de vida mais antigas da Terra.
"A vida na Terra é toda baseada em carbono e ao longo do tempo, ele se decompõe em diferentes substâncias, como carbonato, apatita e óleo. Estes ficam presos em camadas de rocha sedimentar e, eventualmente, o óleo se torna grafite durante o metamorfismo subsequente na crosta, "explicou o Dr. Dominic Papineau (UCL Earth Sciences, Centre for Planetary Sciences e London Centre for Nanotechnology).
"Nossa descoberta é importante, pois é muito debatido se a associação de grafite com apatita é indicativa de uma origem biológica do carbono encontrado em rochas antigas. Agora temos várias evidências de que essas associações minerais são biológicas em formações ferríferas bandadas. Isso tem enormes implicações em como determinamos a origem do carbono em amostras de rochas extraterrestres retornadas de outras partes do Sistema Solar. "
A equipe investigou a composição das rochas BIF, pois quase sempre são de idade pré-cambriana (4, 600 milhões de anos a 541 milhões de anos) e registram informações sobre os ambientes mais antigos da Terra.
Por esta, eles analisaram a composição das rochas variando de 1, 800 milhões de anos a mais de 3, 800 milhões de anos usando uma variedade de métodos envolvendo fótons, elétrons, e íons para caracterizar a composição da grafita e outros minerais de potencial origem biogênica.
Exemplo de grafite submicroscópica (vermelho) com carbonato (verde) e magnetita (amarelo) dentro de um cristal de apatita (turquesa) em um BIF de 3,7 a 4,2 Byr do Canadá. Crédito:Matthew S. Dodd Ph.D.
"Anteriormente, presumiu-se que encontrar apatita e grafita juntas em rochas antigas era uma ocorrência rara, mas este estudo mostra que é comum em BIF em uma série de graus de rocha metamórfica, "disse o membro da equipe Dr. Matthew Dodd (UCL Earth Sciences e do London Centre for Nanotechnology).
Acredita-se que os minerais apatita e grafita tenham duas origens possíveis:produtos mineralizados de matéria orgânica biológica em decomposição, que inclui a quebra de moléculas no óleo em altas temperaturas, ou formação por meio de reações não biológicas que são relevantes para a química de como a vida surgiu de matéria não viva.
Ao mostrar evidências para a ocorrência generalizada de carbono grafítico em apatita e carbonato em BIF, juntamente com sua composição de isótopos de carbono, os pesquisadores concluíram que os minerais são mais consistentes com a origem biológica dos restos das formas de vida mais antigas da Terra.
Para investigar até que ponto o metamorfismo de alta temperatura causa uma perda molecular, assinaturas elementares e isotópicas de matéria biológica em rochas, eles analisaram os mesmos minerais de um 1, Rocha BIF de 850 milhões de anos em Michigan que se metamorfoseou em um calor de 550 graus Celsius.
Neste segundo estudo, publicado hoje em Jornal da Sociedade Geológica , a equipe mostra que várias bioassinaturas são encontradas no carbono grafítico e na apatita associada, carbonato e argilas.
Eles usaram uma variedade de instrumentos de alta tecnologia para detectar vestígios de moléculas-chave, elementos, e isótopos de carbono da grafite e combinados com várias técnicas de microscopia para estudar pequenos objetos presos em rochas que são invisíveis a olho nu.
Juntos, todas as suas observações da composição são consistentes com uma origem de biomassa em decomposição, como os fósseis de animais antigos em museus, mas que foi fortemente alterado por altas temperaturas.
"Nossos novos dados fornecem linhas adicionais de evidência de que o grafite associado à apatita em BIF é provavelmente de origem biológica. Além disso, tomando uma série de observações de todo o registro geológico, resolvemos uma controvérsia de longa data a respeito da origem do carbono grafítico isotopicamente leve com apatita no BIF mais antigo, "disse o Dr. Papineau.
"Mostramos que as bioassinaturas existem em formações de ferro altamente metamorfoseadas da Groenlândia e do nordeste do Canadá, que são mais de 3, 850 milhões de anos e datam do início do registro de rochas sedimentares. "
