O tempo mais longo do mundo: entendendo o conceito da cronologia geológica

A idade da Terra é de 4,54 bilhões de anos, e esse é o tempo mais longo do mundo. Os geólogos foram os primeiros a perceber a vastidão do passado e, além disso, a medi-la. Ao fazer isso, eles introduziram o conceito de "tempo profundo" ou "geológico", no qual tudo o que se pode imaginar em nosso planeta já passou.

A hipótese do tempo geológico

Uma das principais preocupações científicas dos fundadores da geologia era entender e medir tempos que ninguém havia medido: o tempo que as montanhas levam para se erguer e sofrer erosão, o tempo que os continentes levam para se mover ou o tempo que nosso planeta levou para se formar.

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Desde meados do século XX, o desenvolvimento de métodos geocronológicos nos permitiu conhecer esses tempos com precisão, e agora é possível determinar a idade de qualquer rocha, inclusive as extraterrestres.

Mas a ideia de tempo geológico foi desenvolvida muito antes de poder ser medida. De fato, esse tempo, que às vezes também é chamado de tempo profundo, foi uma hipótese proposta por geólogos em resposta à necessidade de explicar observações que mostravam que os processos geológicos estavam operando incessantemente desde as origens distantes da Terra.

O Abismo do Tempo

James Hutton (1726-1797) foi um dos primeiros cientistas a suspeitar que os processos geológicos eram extraordinariamente lentos.

Ele encontrou a evidência em uma manhã de junho de 1788, quando chegou em um pequeno barco com James Hall (1761-1832) e John Playfair (1748-1819) em Siccar Point, não muito longe de Edimburgo.

Em Siccar Point (Escócia), ainda é possível ver como os estratos horizontais estão dispostos sobre os verticais. Nesse afloramento, James Hutton encontrou evidências em 1788 de que os processos geológicos ocorrem ao longo de enormes períodos de tempo. Wikimedia commons

Em Siccar Point, o mar havia exposto estratos dispostos quase verticalmente, sobre os quais outros estratos mais modernos repousavam horizontalmente. Absorto pela descoberta, Hutton percebeu que o que estava observando com seus amigos era o resultado de um fenômeno geológico extraordinário: o dobramento em forma de sanfona de estratos mais antigos, sua subsequente erosão e a deposição e consolidação de sedimentos mais modernos.

Ficou claro que essa sequência de processos levou muito tempo para ocorrer. Como seu amigo Playfair escreveu mais tarde, diante dessas rochas "a mente parecia sentir vertigem ao olhar tão longe no abismo do tempo".

Hutton também estava ciente de algo igualmente importante: a formação, a transformação e a destruição das rochas devem ter se repetido muitas vezes ao longo da história da Terra, "sem qualquer indício de um começo e sem perspectiva de um fim".

Naquela costa selvagem da Escócia, nasceu nosso conceito atual de tempo geológico.

O que as rochas nos dizem

Os geólogos precisam extrair as informações contidas nas rochas para revelar sua história. Para isso, é necessário saber o que as rochas realmente podem nos dizer. Foi a essa pergunta que o geólogo Charles Lyell (1797-1875) dedicou sua vida. Ele concluiu que os processos geológicos que podemos observar hoje - como sedimentação, erosão, erupções vulcânicas e terremotos - são essencialmente os mesmos processos que estavam em ação no passado.

Marcas de ondas em uma planície de maré atual (esquerda) e em uma rocha com mais de 200 anos (direita). Essas duas imagens são evidências de que os processos geológicos são essencialmente sempre os mesmos. Wikimedia commons

A conclusão de Lyell nos permite interpretar o que observamos nas rochas observando as causas e os mecanismos que operam hoje, geralmente expressos na frase "o presente é a chave para o passado". Desde que foi enunciado, esse princípio se tornou a base de todas as pesquisas geológicas, inclusive as que estão começando a ser feitas em outros planetas.

Erro de Darwin

A extensão do tempo geológico também foi uma das principais preocupações de Charles Darwin (1809-1882). Para que a seleção natural fosse um mecanismo eficaz de evolução, ela precisava operar em períodos de tempo imensamente longos. A validade de sua teoria dependia drasticamente da idade da Terra.

Os cálculos do renomado físico William Thomson (1824-1907) em 1862, apenas três anos após a publicação de A Origem das Espécies, não reduziram a angústia de Darwin.

Thomson, com base em uma estimativa da taxa de resfriamento da Terra a partir de um estado incandescente inicial, afirmou que sua idade estaria entre 20 e 100 milhões de anos. Essa idade da Terra era muito curta para que a evolução das espécies ocorresse por seleção natural.

Darwin, preocupado com a forma como os cálculos de Thomson desafiavam sua teoria, decidiu fazer sua própria estimativa: ele calculou quanto tempo levaria para que as formações rochosas jurássicas e cretáceas de Weald, no sudeste da Inglaterra, sofressem erosão.

Em seu cálculo, Darwin supôs que o mar havia erodido essas formações a uma taxa de uma polegada (2,54 cm) por ano. Embora esse valor para a taxa de erosão fosse razoável, era apenas uma estimativa baseada em observações gerais. Darwin concluiu que as formações de Weald tinham cerca de 300 milhões de anos (o tempo que supostamente o mar levou para erodi-las).

Pouco tempo depois, Darwin descobriu que seus cálculos estavam errados e que ele havia subestimado as forças erosivas. Em edições posteriores de A Origem das Espécies, ele corrigiu seus cálculos para baixo, mas não conseguiu fornecer um valor convincente para as formações de Weald. Atualmente, sabe-se que essas formações levaram cerca de 66 milhões de anos para sofrer erosão.

Thomson também fez várias revisões em seus cálculos sofisticados que, para o desespero de Darwin e seus colegas, deram idades ainda mais baixas para a Terra. A discordância entre geólogos e biólogos, por um lado, e físicos, por outro, levou a uma animada controvérsia.

E o século XIX terminou sem que ninguém conseguisse medir o tempo geológico com precisão.

Diagrama do tempo geológico. A maior parte da evidência de que a Terra é antiga é encontrada nas rochas que compõem a crosta terrestre. As camadas de rocha registram os eventos do passado e, enterradas nelas, estão os restos de vida: as plantas e os animais que evoluíram de estruturas orgânicas que existiam há 3 bilhões de anos. Wikimedia commons

Relógios para o tempo profundo

No início do século XX, o eminente físico Ernst Rutherford (1871-1937) e seu então discípulo Frederick Soddy (1877-1956) já haviam percebido que o decaimento radioativo de certos elementos poderia ser usado para datar rochas e, assim, determinar a idade da Terra. A ideia era simples: se conhecêssemos a taxa de transformação de um elemento em outro (por exemplo, urânio em chumbo) e pudéssemos medir a proporção entre a quantidade do elemento principal (urânio) e do elemento secundário (chumbo) em uma rocha, poderíamos estimar sua idade.

Na prática, a datação radiométrica de rochas não é uma tarefa simples, e foram necessárias várias décadas para que os cientistas pudessem determinar a idade da Terra. Alguns dos avanços mais notáveis no desenvolvimento de métodos de datação de rochas foram feitos pelo químico Bertram B. Boltwood (1870-1927) e pelo geólogo Arthur Holmes (1890-1965), que se concentraram na decomposição do urânio em chumbo e forneceram as primeiras (e não confiáveis) medições de rochas nas primeiras décadas do século XX.

Tempo profundo

Em 1956, o geoquímico Clair Cameron Patterson (1922-1995) determinou com precisão a idade da Terra em 4,555 bilhões de anos, um valor muito próximo dos 4,54 (+/-0,45) bilhões de anos medidos recentemente com técnicas de datação radiométrica mais avançadas. Finalmente, o tempo profundo pôde ser medido.

Vários métodos de datação de rochas já foram desenvolvidos, quase todos baseados em séries de decaimento de elementos radioativos, como urânio-chumbo, samário-neodímio, potássio-argônio e rubídio-estrôncio. Com as idades fornecidas por esses métodos, e sem perder de vista o princípio "o presente é a chave para o passado", os geólogos estão gradualmente revelando o que aconteceu na Terra e em outros planetas durante o tempo mais longo do mundo.

Carlos M. Pina não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.