Como um meteorito gigante acelerou o desenvolvimento da vida há bilhões de anos

Uma enorme rocha espacial, com o tamanho estimado de quatro Montes Everest, atingiu a Terra há mais de 3 bilhões de anos — e o impacto pode ter sido inesperadamente benéfico para as primeiras formas de vida em nosso planeta, de acordo com uma nova pesquisa.

Normalmente, quando uma grande rocha espacial colide com a Terra, os impactos são associados a uma devastação catastrófica, como no caso da extinção dos dinossauros há 66 milhões de anos, quando um asteroide de aproximadamente 10 quilômetros de largura caiu na costa da Península de Yucatán, onde hoje é o México.

Mas a Terra ainda era jovem e um lugar muito diferente quando o meteorito S2, que cientistas estimam ter de 50 a 200 vezes mais massa do que o Chicxulub, – asteroide que desencadeou a extinção dos dinossauros – colidiu com o planeta há 3,26 bilhões de anos, de acordo com Nadja Drabon, professora assistente de ciências da Terra e planetárias na Universidade de Harvard.

Ela é a autora principal de um novo estudo descrevendo o impacto do S2 e o que se seguiu como consequência, publicado na segunda-feira (21) no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Nenhuma vida complexa havia se formado ainda, e apenas a vida unicelular estava presente na forma de bactérias e arqueias”, Drabon escreveu em um e-mail. “Os oceanos provavelmente continham alguma vida, mas não tanto quanto hoje, em parte devido à falta de nutrientes. Algumas pessoas até descrevem os oceanos arqueanos como ‘desertos biológicos’. A Terra arqueana era um mundo aquático com poucas ilhas se destacando. Teria sido uma visão curiosa, pois os oceanos provavelmente eram verdes devido às águas profundas ricas em ferro.”

Quando o meteorito S2 atingiu o planeta, o caos global se instalou — mas o impacto também agitou ingredientes que poderiam ter enriquecido a vida bacteriana, disse Drabon.

As novas descobertas podem mudar a maneira como os cientistas entendem como a Terra e sua vida incipiente responderam ao bombardeio de rochas espaciais não muito tempo depois que o planeta se formou.

Descobrindo impactos antigos

No início da história da Terra, rochas espaciais frequentemente atingiam o jovem planeta.

Estima-se que “impactadores gigantes”, maiores que 10 quilômetros de diâmetro, atingiam o planeta pelo menos a cada 15 milhões de anos, de acordo com os autores do estudo. Isso significa que pelo menos 16 meteoritos gigantes atingiram a Terra durante o Éon Arqueano, que durou de 4 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás.

Mas as consequências desses eventos de impacto não são bem compreendidas. E dada a geologia em constante mudança da Terra, na qual crateras enormes são cobertas por atividade vulcânica e o movimento de placas tectônicas, a evidência do que aconteceu há milhões de anos é difícil de encontrar.

Drabon é uma geóloga que estuda a Terra primitiva, intrigada em entender como era o planeta antes da formação dos primeiros continentes e como impactos violentos de meteoritos afetaram a evolução da vida.

“Esses impactos devem ter afetado significativamente a origem e a evolução da vida na Terra. Mas como exatamente continua sendo um mistério”, disse Drabon. “Na minha pesquisa, eu queria examinar evidências ‘duras’ reais — desculpe o trocadilho — de como impactos gigantes afetaram a vida inicial.”

Drabon e seus colegas conduziram trabalho de campo para procurar pistas nas rochas das Montanhas Barberton Makhonjwa da África do Sul. Lá, evidências geológicas de oito eventos de impacto, que ocorreram entre 3,6 bilhões e 3,2 bilhões de anos atrás, podem ser encontradas nas rochas e rastreadas por pequenas partículas de impacto de meteoritos chamadas esférulas.

Essas pequenas partículas redondas, que podem ser vítreas ou cristalinas, ocorrem quando grandes meteoritos atingem a Terra e formam camadas sedimentares nas rochas conhecidas como leitos de esférulas.

A equipe coletou uma série de amostras na África do Sul e analisou as composições e a geoquímica das rochas.

“Nossos dias geralmente começam com uma longa caminhada nas montanhas para chegar aos nossos locais de amostragem”, disse Drabon. “Às vezes, temos a sorte de ter estradas de terra que nos aproximam. No local, estudamos as estruturas nas camadas da rocha do evento de impacto em grande detalhe e usamos marretas para extrair amostras para análise posterior no laboratório.”

As camadas de rocha firmemente intercaladas preservaram uma linha do tempo mineral que permitiu aos pesquisadores reconstruir o que aconteceu quando o meteorito S2 atingiu o local.

Ondas de destruição

O meteorito S2 tinha entre 37 e 58 quilômetros de diâmetro quando atingiu nosso planeta. Os efeitos foram rápidos e ferozes, disse Drabon.

“Imagine-se parado na costa de Cape Cod, em uma plataforma de águas rasas”, disse Drabon. “É um ambiente de baixa energia, sem correntes fortes. Então, de repente, você tem um tsunami gigante, passando e destruindo o fundo do mar.”

O tsunami varreu o globo, e o calor do impacto foi tão intenso que ferveu a camada superior do oceano. Quando os oceanos fervem e evaporam, eles formam sais como aqueles observados nas rochas diretamente após o impacto, disse Drabon.

A poeira injetada na atmosfera pelo impacto escureceu os céus em poucas horas, mesmo no lado oposto do planeta. A atmosfera aqueceu, e a espessa nuvem de poeira impediu que os micróbios convertessem a luz solar em energia. Qualquer vida em terra ou em águas rasas teria sentido os efeitos adversos imediatamente, e esses efeitos teriam persistido de alguns anos a décadas.

Por fim, a chuva teria trazido de volta as camadas superiores do oceano e a poeira teria assentado.

Mas o ambiente do oceano profundo era outra história. O tsunami agitou elementos como ferro e os trouxe para a superfície. Enquanto isso, a erosão ajudou a lavar detritos costeiros para o mar e liberou fósforo do meteorito. A análise de laboratório mostrou um pico na presença de organismos unicelulares que se alimentam de ferro e fósforo imediatamente após o impacto.

A vida se recuperou rapidamente e depois prosperou, disse Drabon.

“Antes do impacto, havia alguma, mas não muita, vida nos oceanos devido à falta de nutrientes e doadores de elétrons, como ferro, na água rasa”, disse ela. “O impacto liberou nutrientes essenciais, como fósforo, em escala global. Um aluno apropriadamente chamou esse impacto de ‘bomba de fertilizante’. No geral, essa é uma notícia muito boa para a evolução da vida primitiva na Terra, pois os impactos teriam sido muito mais frequentes durante os estágios iniciais da evolução da vida do que são hoje.”

Como a Terra responde a impactos diretos

Os impactos dos asteroides S2 e Chicxulub tiveram consequências diferentes devido aos tamanhos respectivos das rochas espaciais e ao estágio em que o planeta se encontrava quando cada um deles atingiu o planeta, disse Drabon.

O Chicxulub atingiu uma plataforma de carbonato na Terra, que liberou enxofre na atmosfera. As emissões formaram aerossóis que causaram uma queda brusca e extrema nas temperaturas da superfície.

E embora ambos os impactos tenham causado mortes significativas, microrganismos resistentes e dependentes de luz solar em águas rasas teriam se recuperado rapidamente após o impacto do S2, quando os oceanos voltaram a ficar cheios e a poeira baixou, disse Drabon.

“A vida durante o impacto do S2 era muito mais simples”, ela disse. “Considere escovar os dentes pela manhã: você pode eliminar 99,9% das bactérias, mas à noite, elas já retornaram.”

Ben Weiss, professor de Ciências da Terra e Planetárias no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, ficou intrigado com as observações geológicas dos leitos de esférulas no artigo, que ele acredita estarem permitindo que pesquisadores explorem o registro de impacto antigo da Terra da mesma forma que astrônomos podem estudar as superfícies de planetas como Marte. Weiss não estava envolvido no estudo.

“Não há crateras de impacto preservadas na Terra hoje que cheguem perto do tamanho do que as rochas estudadas aqui podem ter produzido”, disse Weiss. “Claro, o que é especial sobre nosso registro é que, por mais fragmentário e incompleto que seja, é o único registro que podemos estudar atualmente em detalhes que pode nos contar sobre os efeitos dos impactos na evolução inicial da vida. Também é impressionante que, apesar da natureza muito local dessas observações [afloramentos em uma pequena região na África do Sul], possamos começar a entender algo sobre a natureza global desses eventos de impacto gigantes.”

As rochas nas Montanhas Barberton Makhonjwa estão abrindo uma nova linha de pesquisa sobre a história de impactos da Terra para Drabon e seus colegas.

“Nosso objetivo é determinar quão comuns essas mudanças ambientais e respostas biológicas foram após outros eventos de impacto na história inicial da Terra”, ela disse. “Como o efeito de cada impacto depende de vários fatores, queremos avaliar com que frequência tais efeitos positivos e negativos na vida ocorreram.”

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