Um novo sistema baseado em origens para classificar minerais revela a enorme marca geoquímica que a vida deixou na Terra. Poderia nos ajudar a identificar outros mundos com vida também.
O impacto da geologia da Terra na vida é fácil de ver, com organismos se adaptando a ambientes tão diferentes quanto desertos, montanhas, florestas e oceanos. O impacto total da vida na geologia, no entanto, pode ser fácil de perder.
Uma nova pesquisa abrangente dos minerais do nosso planeta agora corrige essa omissão. Entre suas descobertas está a evidência de que cerca de metade de toda a diversidade mineral é resultado direto ou indireto de seres vivos e seus subprodutos. É uma descoberta que pode fornecer informações valiosas para os cientistas que reúnem a complexa história geológica da Terra ? e também para aqueles que procuram evidências de vida além deste mundo.
Em um par de artigos publicados na American Mineralologist, os pesquisadores Robert Hazen, Shaunna Morrison e seus colaboradores descrevem um novo sistema taxonômico para classificar minerais, que dá importância precisamente à forma como os minerais se formam, não apenas à sua aparência. Ao fazê-lo, seu sistema reconhece como o desenvolvimento geológico da Terra e a evolução da vida influenciam um ao outro.
Sua nova taxonomia, baseada em uma análise algorítmica de milhares de artigos científicos, reconhece mais de 10.500 tipos diferentes de minerais. Isso é quase o dobro das cerca de 5.800 “espécies” minerais na taxonomia clássica da Associação Mineralógica Internacional, que se concentra estritamente na estrutura cristalina e na composição química de um mineral.
“Esse é o sistema de classificação usado há mais de 200 anos, e aquele com o qual cresci, aprendi, estudei e comprei”, disse Hazen, mineralogista da Carnegie Institution for Science em Washington, D.C. Para ele, sua fixação apenas na estrutura mineral há muito parece uma deficiência monumental.
Em 2008, ele começou a pesquisar a literatura sobre todas as espécies de minerais conhecidos, procurando dados sobre como eles se formavam. O projeto “era um monstro para tentar enfrentar”, disse Morrison, que começou a trabalhar com Hazen na Carnegie Institution em 2013. Os dados rapidamente ficaram obscuros porque muitas espécies minerais acabaram surgindo de vários processos distintos.
Tomemos, por exemplo, cristais de pirita (comumente conhecidos como ouro de tolo). “A pirita se forma de 21 maneiras fundamentalmente diferentes”, disse Hazen. Alguns cristais de pirita se formam quando depósitos de ferro ricos em cloreto aquecem no subsolo ao longo de milhões de anos. Outros se formam em sedimentos oceânicos frios como subproduto de bactérias que decompõem a matéria orgânica no fundo do mar. Outros ainda estão associados à atividade vulcânica, infiltração de águas subterrâneas ou minas de carvão.
ARKENSTONE/Rob Lavinsky
“Cada um desses tipos de pirita está nos dizendo algo diferente sobre nosso planeta, sua origem, sobre a vida e como ela mudou ao longo do tempo”, disse Hazen.
Por essa razão, os novos artigos classificam os minerais por “tipo”, um termo que Hazen e Morrison definem como uma combinação das espécies minerais com seu mecanismo de origem (pense em pirita vulcânica versus pirita microbiana). Usando a análise de aprendizado de máquina, eles vasculharam dados de milhares de artigos científicos e identificaram 10.556 tipos distintos de minerais.
Morrison e Hazen também identificaram 57 processos que, individualmente ou em combinação, criaram todos os minerais conhecidos. Esses processos incluíram vários tipos de intemperismo, precipitações químicas, transformação metamórfica dentro do manto, relâmpagos, radiação, oxidação, impactos maciços durante a formação da Terra e até condensações no espaço interestelar antes da formação do planeta. Eles confirmaram que o maior fator único na diversidade mineral na Terra é a água, que através de uma variedade de processos químicos e físicos ajuda a gerar mais de 80% dos minerais.
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Mas eles também descobriram que a vida é um fator-chave: um terço de todos os tipos de minerais se formam exclusivamente como partes ou subprodutos de seres vivos ? como pedaços de ossos, dentes, corais e pedras nos rins (todos ricos em conteúdo mineral) ou fezes, madeira, tapetes microbianos e outros materiais orgânicos que ao longo do tempo geológico podem absorver elementos de seu entorno e se transformar em algo mais parecido com rocha. Milhares de minerais são moldados pela atividade da vida de outras maneiras, como compostos de germânio que se formam em incêndios industriais de carvão. Incluindo substâncias criadas por meio de interações com subprodutos da vida, como o oxigênio produzido na fotossíntese, as impressões digitais da vida estão em cerca de metade de todos os minerais.
Historicamente, os cientistas “desenharam artificialmente uma linha entre o que é geoquímica e o que é bioquímica”, disse Nita Sahai, especialista em biomineralização da Universidade de Akron, em Ohio, que não esteve envolvida na nova pesquisa. Na realidade, a fronteira entre animal, vegetal e mineral é muito mais fluida. Os corpos humanos, por exemplo, têm cerca de 2% de minerais em peso, a maioria trancada no andaime de fosfato de cálcio que reforça nossos dentes e ossos.
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O quão profundamente o mineralógico está entrelaçado com o biológico pode não ser uma grande surpresa para os cientistas da Terra, disse Sahai, mas a nova taxonomia de Morrison e Hazen “colocou uma boa sistematização e a tornou mais acessível a uma comunidade mais ampla”.
A nova taxonomia mineral será bem recebida por alguns cientistas. (“O antigo era uma merda”, disse Sarah Carmichael, pesquisadora de mineralogia da Appalachian State University.) Outros, como Carlos Gray Santana, filósofo da ciência da Universidade de Utah, defendem o sistema IMA, mesmo que não o faça. t levar em conta a natureza da evolução mineral. “Isso não é um problema”, disse ele, porque a taxonomia do IMA foi desenvolvida para fins aplicados, como química, mineração e engenharia, e ainda funciona muito bem nessas áreas. “É bom para atender às nossas necessidades práticas.”
No entanto, as necessidades dos cientistas também estão mudando por causa de atividades como a exploração espacial. Uma implicação das descobertas de Hazen e Morrison é que nosso planeta aquoso e vivo é provavelmente muito mais rico em diversidade mineral do que outros corpos rochosos do sistema solar. “Existem muitos minerais que simplesmente não poderiam se formar em Marte”, disse Hazen. “Não tem pinguins fazendo cocô em minerais de argila, não tem morcegos em cavernas, não tem cactos em decomposição ou coisas assim.”
Ainda assim, Hazen e Morrison esperam que sua taxonomia possa um dia ser usada para decodificar a história geológica de outros planetas ou luas e procurar indícios de vida lá, passada ou presente. Ao examinar um cristal marciano, por exemplo, os pesquisadores podem usar a nova estrutura mineralógica para observar características como tamanho de grão e defeitos de estrutura para determinar se ele poderia ter sido produzido por um micróbio antigo e não por um mar moribundo ou por um meteoro.
Hazen acredita que a nova taxonomia pode até ajudar a detectar vida em planetas ao redor de estrelas distantes. A luz de exoplanetas detectados pelo Telescópio Espacial James Webb e outros instrumentos sofisticados podem ser analisados ??para determinar a composição química de suas atmosferas; com base no conteúdo mensurável de oxigênio, a presença ou ausência de vapor de água, concentrações relativas de carbono e outros dados, os pesquisadores poderiam tentar prever que tipos de minerais provavelmente se formariam a anos-luz de distância.
Timothy Lyons, biogeoquímico que faz parte da equipe de astrobiologia da Universidade da Califórnia, Riverside, acha que isso pode estar levando a metodologia longe demais, já que “você não vai a esses planetas e coleta minerais” para confirmar os resultados. No entanto, ele vê a taxonomia de Hazen e Morrison como uma fonte potencialmente importante de insights para estudos de minerais extraterrestres encontrados em nossa lua e Marte.
“De uma maneira realmente ampliada e em larga escala, estamos entendendo não apenas nosso planeta [mas também] todo o nosso sistema solar e potencialmente os sistemas solares além”, disse Morrison. “Isso é realmente incrível.”
Publicado em 09/07/2022 04h22
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