Formação do Planeta

 

Formação do Planeta

 

Após a explosão de estrelas ancestrais, seus remanescentes se aglomeraram pela ação da gravidade, formando um dia um lugar chamado Terra. A Terra primordial era uma gigantesca bola vermelha de magma e rochas incandescentes; era infernal e ardente, com vulcões em erupção e céus flamejantes.

Mas, com o tempo, chuvas de cometas e asteroides bombardearam a Terra, formando os oceanos e fazendo com que a camada externa do planeta esfriasse e se tornasse cinza; esses corpos celestes também semearam os oceanos com uma rica composição química orgânica que, de alguma forma, acabou se transformando no primeiro micróbio. Quase um bilhão de anos depois, a fotossíntese foi inventada — oxigenando o mundo e preparando o terreno para o surgimento de organismos multicelulares grandes e complexos.

Como disse o extraordinário físico Richard Feynman, todos os fenômenos físicos do universo são o resultado de uma miríade de átomos diferentes interagindo entre si em uma infinita variedade de combinações. Os cientistas sabem, pelo menos há um século, que a vida é resultado da química — uma ciência que cataloga todas as incontáveis maneiras pelas quais os elétrons de um átomo podem afetar, de alguma forma, outro átomo. Apesar dessa aparente complexidade, surpreendentemente, toda a vida na Terra — e suas infinitas permutações — é composta por apenas quatro blocos fundamentais: hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio. Fundamentalmente, toda a complexidade e permutações da vida se resumem a algo muito simples: quatro tipos de átomos que interagem quimicamente entre si. É impressionante que toda essa complexidade seja resultado de algo tão simples.

Esses elementos são matéria estelar — as cinzas da antiga alquimia estelar — e são os elementos mais abundantes do universo. Como a matéria estelar eventualmente se condensa em planetas — como a Terra — os ingredientes fundamentais da vida já eram abundantes na Terra após sua formação. Mas, como Carl Sagan disse certa vez em Cosmos,  ao discutir a origem da vida: o que é especial na vida não são os átomos que a compõem, mas sim a maneira como esses átomos são combinados. É por isso que o carbono é especial: ele permite que os átomos sejam combinados de muitas maneiras diferentes. (Este vídeo da Khan Academy  oferece uma excelente explicação introdutória sobre a flexibilidade do carbono.) Para muitos cientistas, é difícil imaginar qualquer forma de vida além da vida baseada em carbono, já que a flexibilidade do carbono é necessária (pelo menos para a vida terrestre) para muitas funções biológicas importantes — bem, pelo menos para toda a vida que conhecemos. Mas quem sabe? Talvez em algum outro lugar da galáxia existam seres exóticos que não sejam baseados em carbono.

Alguns cientistas argumentam que talvez a vida baseada em silício  seja possível, já que esse elemento também é muito flexível. Mas como o silício, ao contrário do carbono, é um elemento muito raro no universo, é muito menos provável que a vida baseada em silício evolua do que a vida baseada em carbono. Bem, isso é algo muito profundo para se ponderar; mas, deixando essa digressão de lado, precisamos abordar pelo menos uma parte da nossa pergunta original. Como moléculas simples poderiam ter se formado a partir desses quatro ingredientes básicos?

Os cientistas estão bastante certos de que a resposta para essa pergunta, como Darwin especulou há muito tempo em uma carta a um amigo, é que o mar primordial da Terra era uma sopa de substâncias químicas submetidas a interações químicas complexas. Não se sabe exatamente quais eram essas interações químicas, mas sabemos que elas, de alguma forma, transformaram uma sopa de átomos e substâncias químicas no primeiro micróbio.

 

Origem do mar

O primeiro éon da história da Terra é conhecido como Éon Hadeano, que começou durante a formação do planeta, há 4,5 bilhões de anos, e terminou aproximadamente há 4 bilhões de anos. Durante esse período, a Terra era um lugar infernal. Era uma gigantesca bola de magma com erupções de lava ferozes; era continuamente bombardeada por meteoroides e micrometeoritos; e também era coberta pela luz ultravioleta ultraenergética emitida pelo Sol. Embora invisível para nós, essa luz ultravioleta era tão energética que cozinhava a superfície da Terra a temperaturas extraordinariamente altas, acima de 1.100 graus Celsius. Quaisquer rochas ou formas de vida que pudessem ter se formado durante esse período teriam sido aniquiladas — absolutamente destruídas —, sem deixar qualquer "vestígio detectável". Geólogos e paleontólogos precisam de pelo menos algumas rochas ou fósseis de criaturas extintas há muito tempo para fazer previsões confiáveis sobre os tipos de rochas e formas de vida presentes naquela época — em outras palavras, precisamos de algo com que trabalhar para podermos saber como as coisas eram naquela época. Por essa razão, devido à falta de evidências preservadas, o Éon Hadeano não é muito interessante — ou mais precisamente, não é muito útil — para o estudo da origem da vida.

Começaremos nosso estudo sobre a origem da vida no primeiro éon em que rochas e fósseis foram preservados — o éon Arqueano — um vasto período de tempo que começou quando a Terra tinha apenas 4 bilhões de anos e terminou quando tinha 2,5 bilhões de anos. Foi durante esse período que os oceanos da Terra se formaram. Vamos explicar como isso aconteceu. Há cerca de 3,9 bilhões de anos, em um período conhecido como o Período de Intenso Bombardeio Tardio , chuvas de meteoritos — cada um contendo traços mínimos de água — colidiram com a Terra e depositaram água em sua superfície. Apesar de cada meteorito não conter muita água, após 20 milhões de anos de bombardeio contínuo da Terra, toda essa água proveniente de cada meteorito começou a se acumular e imensas poças d'água eventualmente formaram os oceanos. Surpreendentemente, cada gota de água na Terra pode ser rastreada até um meteorito durante o período de formação da Terra e o Período de Intenso Bombardeio Tardio. Com o tempo, a água resfriou a superfície da crosta terrestre e a Terra — que antes se assemelhava a uma bola vermelha e brilhante no espaço — tornou-se cinza. Como resultado da formação dos oceanos, a Terra esfriou para cerca de 77 graus Celsius. Os meteoritos não apenas formaram os oceanos, mas também semearam o fundo do mar com minerais e proteínas compostas de aminoácidos. Os oceanos se transformaram em uma sopa de substâncias químicas e proteínas que, de alguma forma, eventualmente passariam da química para a biologia e criariam o primeiro micróbio.

Origem da tectônica de placas e das massas continentais

Durante o período do Grande Bombardeio Tardio, apesar da Terra, com seus oceanos recém-formados, ser mais propícia ao surgimento da vida, o planeta ainda era um lugar muito caótico. A Terra girava tão rápido que um dia inteiro durava apenas seis horas. E a Lua — imponente no céu — estava a pouco mais de uma dúzia de milhares de quilômetros de distância. A Lua exercia forças de maré tremendas sobre os oceanos, agitando correntes e ondas turbulentas no mar; e a Terra girava tão rapidamente que ventos ferozes de até 480 km/h — muito maiores do que os furacões mais poderosos da atualidade — envolviam a superfície terrestre. Mas, muito gradualmente, ao longo de milhões de anos, a Lua se afastou da Terra e a rotação terrestre diminuiu. Ao longo dos 100 milhões de anos seguintes, magma irrompeu do fundo do mar e esse magma — resfriado pelos oceanos — emergiu acima da superfície do oceano como ilhas vulcânicas rochosas e negras.

Mas como se formaram as grandes massas de terra? A crosta terrestre e tudo o que nela existe — como os oceanos, ilhas vulcânicas e, mais tarde, montanhas e outras massas de terra — repousa sobre magma quente e fluido. Em algum momento do início do Arqueano, a crosta terrestre se fragmentou em pedaços — esses pedaços são chamados de placas tectônicas . Para nós, as massas de terra na Terra parecem fixas e imutáveis. Mas isso ocorre porque, na melhor das hipóteses, só conseguimos imaginar uma escala de tempo equivalente à duração de uma vida humana. Porém, na escala de bilhões de anos, a superfície da Terra está em constante transformação e reorganização. O escritor John McPhee capturou de forma concisa a inquietude da superfície terrestre com o seguinte aforismo: o cume do Monte Everest já esteve — há muito, muito tempo — submerso no oceano.

Ao longo de bilhões de anos, todas as placas tectônicas — pedaços da crosta terrestre — estão em constante movimento, sendo carregadas pelo magma fluido e circulante sobre o qual flutuam. Toda a história geológica da Terra é caracterizada pelos movimentos de deriva das placas tectônicas. Ao longo da história da Terra, as placas tectônicas colidem continuamente umas com as outras e se separam. Sempre que isso acontece, massas de terra colidem entre si. As ilhas vulcânicas que surgiram no início da história da Terra eventualmente se chocaram umas com as outras para formar os primeiros continentes. E, após bilhões de anos, esses continentes continuaram a se deslocar devido ao movimento das placas tectônicas e, por fim, colidiram para formar os primeiros supercontinentes.

É geralmente aceito que o primeiro micróbio evoluiu a partir da química dos oceanos da Terra há cerca de 3,5 bilhões de anos, após o fim do período do Grande Bombardeio Tardio.11 Explicaremos em detalhes como, durante o Éon Arqueano, trilhões e trilhões desses micróbios alteraram drasticamente a química e a ecologia da Terra.

Resumindo brevemente como isso aconteceu: eles oxigenaram a atmosfera terrestre, o que precipitou um grande evento de extinção, apesar de ter sido um prelúdio para o surgimento da vida terrestre; eles corroeram a Terra, deixando bilhões de toneladas de rochas alaranjadas e enferrujadas; e até mesmo causaram uma era glacial. Mas como criaturas tão minúsculas puderam alterar o planeta de forma tão profunda? Vamos agora mergulhar nos detalhes — a história contada pela ciência — de como, durante esse período, os micróbios fizeram tudo isso. A história começa com uma expedição à Austrália, onde uma equipe de geólogos coletou amostras de rochas de uma formação rochosa com aproximadamente 3,5 bilhões de anos. Eles descobriram os restos fossilizados de antigos estromatólitos. Esses remanescentes se parecem com cogumelos negros, rochosos e de aparência alienígena, como mostrado na imagem acima. Mas havia um problema: é impossível descobrir como esses estromatólitos se formaram apenas estudando seus fósseis de 3,5 bilhões de anos.

O geólogo David Flannery encontrou uma solução para esse problema ao viajar até a Baía dos Tubarões, onde estudou estromatólitos ainda vivos. Ele descobriu que os estromatólitos estavam sendo construídos por uma colônia de minúsculas criaturas: uma camada de um milímetro de espessura de micróbios unicelulares. Mas esses micróbios que o Dr. Flannery estava estudando eram diferentes daqueles que viviam há 3,5 bilhões de anos; eram um tipo especial de micróbio conhecido como cianobactéria . As cianobactérias são capazes de usar a energia do Sol para converter água e dióxido de carbono — que fervilhavam nos oceanos primordiais — em glicose (uma forma simples de alimento) e oxigênio. Embora os primeiros micróbios tenham surgido há cerca de 3,5 bilhões de anos, o primeiro tipo de micróbio capaz de realizar fotossíntese — as cianobactérias — só evoluiu muito mais tarde, entre 2,45 e 2,32 bilhões de anos atrás. Nessa época, a produção de alimentos e a fotossíntese foram inventadas. E, nesse último processo, elas deixaram sua marca nas camadas de rochas da Terra. Como? Bem, o oxigênio que produziam oxidou  o ferro nas rochas terrestres. Isso "enferrujou" bilhões de toneladas de rochas, tornando-as alaranjadas. Enquanto isso acontecia, todo o oxigênio era absorvido pelo ferro; mas, eventualmente, depois que todo o ferro foi oxidado, o oxigênio preencheu os oceanos e a atmosfera pela primeira vez. Esse evento é conhecido como a Grande Oxidação .

Esse evento mudou visivelmente a cor da Terra. Por volta daquele período (entre 2,45 e 2,32 bilhões de anos atrás), quando as cianobactérias começaram a saturar a Terra com oxigênio, o céu terrestre — antes alaranjado e nebuloso — ficou tão rico em oxigênio que se tornou azul. Mesmo assim, três bilhões de anos após a formação da Terra, formas de vida mais complexas do que organismos unicelulares ainda não haviam evoluído. Não existiam animais, répteis ou plantas; apenas micróbios simples, unicelulares. Veremos em breve que essas cianobactérias causaram a maior série de eras glaciais da história da Terra; essas eras glaciais foram a chave para a origem de formas de vida mais complexas.