Evidências de uma "Terra Bola de Neve" encontradas em rochas antigas do Colorado, EUA

Há cerca de 700 milhões de anos, a Terra esfriou tanto que os cientistas acreditam que enormes camadas de gelo envolveram todo o planeta como uma bola de neve gigante. Esse congelamento global, conhecido como "Terra Bola de Neve" ("Snowball Earth" no original em inglês), perdurou por dezenas de milhões de anos.

No entanto, milagrosamente, a vida primitiva não apenas se manteve, mas prosperou. Quando o gelo derreteu e o solo descongelou, surgiu a vida multicelular complexa, o que acabou levando à diversidade de formas de vida que conhecemos hoje.

A hipótese da Terra Bola de Neve foi amplamente baseada em evidências de rochas sedimentares expostas em áreas que outrora estavam ao longo de litorais e mares rasos, bem como modelagem climática. As evidências físicas de que as camadas de gelo cobriram o interior dos continentes em regiões equatoriais quentes, no entanto, ainda não tinham sido encontradas pelos cientistas - até agora.

Em nova pesquisa publicada na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), nossa equipe de geólogos descreve este "elo perdido", encontrado em um arenito incomum encapsulado no granito que forma o Pikes Peak, no estado do Colorado, EUA.

Resolvendo o mistério da Terra Bola de Neve em uma montanha

Pikes Peak, originalmente chamado Tavá Kaa-vi pelo povo Ute, empresta seu nome ancestral, Tava, a essas rochas notáveis. Elas são compostas de injeções de areia solidificada, que se formaram de maneira semelhante a uma injeção médica quando um fluido rico em areia foi forçado a entrar na rocha subjacente.

Uma possível explicação para a criação desses arenitos enigmáticos é a imensa pressão de um manto de gelo da Terra Bola de Neve sobre ele, o que forçou sedimentos misturados com água derretida para dentro da rocha enfraquecida abaixo.

Faixas de arenito Tava de vermelho escuro a roxo dissecam o granito rosa e branco. O Tava também é cortado por veios cinza-prateados de óxido de ferro. Liam Courtney-Davies

Um obstáculo para testar essa ideia, no entanto, tem sido a ausência de uma datação das rochas que revele quando as circunstâncias geológicas corretas existiam para a injeção de areia.

Encontramos uma maneira de resolver esse mistério, usando veios de ferro encontrados ao lado dos sedimentos injetados de Tava perto de Pikes Peak e em outros lugares do Colorado.

Um dique Tava de 5 metros de altura, quase vertical, é evidente nesta seção do granito de Pikes Peak. Liam Courtney-Davies

Os minerais de ferro contêm quantidades muito baixas de elementos radioativos de ocorrência natural, inclusive urânio, que lentamente decai para o elemento chumbo em uma taxa conhecida. Avanços recentes em datação radiométrica baseada em laser nos permitiram medir a proporção de isótopos de urânio e chumbo no mineral de óxido de ferro (hematita) para revelar há quanto tempo os cristais individuais se formaram.

Os veios de ferro parecem ter se formado antes e depois de a areia ter sido injetada no leito rochoso do Colorado: encontramos veios de hematita e quartzo que cortavam os diques de Tava e eram cortados por diques de Tava. Isso nos permitiu determinar uma faixa etária para os injetados de areia, que devem ter se formado entre 690 milhões e 660 milhões de anos atrás.

Então, o que aconteceu?

Esta época significa que esses arenitos se formaram durante o Período Criogeniano, de 720 milhões a 635 milhões de anos atrás. O nome é derivado de "nascimento frio" em grego antigo, e é sinônimo da mudança climática e interrupção da vida em nosso planeta - incluindo a Terra Bola de Neve.

Embora os fatores desencadeantes do frio extremo naquela época ainda estejam sob debate, as teorias predominantes envolvem mudanças na atividade das placas tectônicas, incluindo a liberação de partículas na atmosfera que refletiam a luz solar para longe da Terra. Eventualmente, um acúmulo de dióxido de carbono proveniente da liberação de gases vulcânicos pode ter aquecido o planeta novamente.

O professor Timothy Lenton, da Universidade de Exeter, explica por que a Terra congelou.

O Tava encontrado em Pikes Peak teria se formado próximo ao equador no coração de um antigo continente chamado Laurentia, que gradualmente, ao longo do tempo e de demorados ciclos tectônicos, se moveu para sua atual posição ao norte na América do Norte.

A origem das rochas de Tava tem sido debatida há mais de 125 anos, mas a nova tecnologia nos permitiu vinculá-las de forma conclusiva ao período da Terra Bola de Neve Criogeniana pela primeira vez.

O cenário que imaginamos sobre como a injeção de areia aconteceu é mais ou menos assim:

Uma gigantesca camada de gelo com áreas de aquecimento geotérmico em sua base produziu água derretida, que se misturou com sedimentos ricos em quartzo abaixo. O peso da camada de gelo criou pressões imensas que forçaram esse fluido arenoso a penetrar no leito rochoso que já estava enfraquecido há milhões de anos. Semelhante ao fracking para a obtenção de gás natural ou petróleo atualmente, a pressão rachou as rochas e empurrou a água de degelo arenosa para dentro, criando, por fim, as injeções que vemos hoje.

Pistas para outro quebra-cabeça geológico

As novas descobertas não só consolidam ainda mais a hipótese global da Terra Bola de Neve, como também a presença de injeções de Tava em rochas fracas e fraturadas que antes eram cobertas por camadas de gelo fornece pistas sobre outros fenômenos geológicos.

Lacunas temporais no registro de rochas criadas pela erosão e denominadas inconformidades podem ser vistas atualmente em todos os Estados Unidos, sendo a mais famosa no Grand Canyon, onde, em alguns lugares, mais de um bilhão de anos de tempo estão faltando. As inconformidades ocorrem quando um período prolongado de erosão remove e impede a formação de novas camadas de rocha, deixando um contato inconformável.

A inconformidade no Grand Canyon é evidente aqui, onde camadas horizontais de rocha de 500 milhões de anos ficam sobre uma massa de rochas de 1,8 bilhão de anos. A inconformidade, ou 'lacuna de tempo', demonstra que anos de história estão faltando. Mike Norton via Wikimedia, CC BY-SA

Nossos resultados sustentam que uma Grande Inconformidade perto de Pikes Peak deve ter sido formada antes da Terra Bola de Neve Criogeniana. Isso está em desacordo com as hipóteses que atribuem a formação da Grande Inconformidade à erosão em larga escala pelas próprias camadas de gelo da Terra Bola de Neve.

Esperamos que os segredos dessas elusivas rochas criogenianas no Colorado levem à descoberta de outros registros terrestres da Terra Bola de Neve. Essas descobertas podem ajudar a desenvolver uma imagem mais clara do nosso planeta durante extremos climáticos e os processos que levaram a Terra de volta a ser o planeta habitável em que vivemos hoje.

Os autores receberam financiamento de pesquisa da National Science Foundation (NSF).

Christine Siddoway recebeu financiamento de pesquisa do NSF Office of Polar Programs.

Rebecca Flowers recebeu financiamento da National Science Foundation.