Este é o quarto de uma série em cinco partes escrita por especialistas apresentados na nova exposição Hall of Fossils - Deep Time do Smithsonian, agora em exibição no Museu Nacional de História Natural. A série completa pode ser encontrada visitando nosso Relatório Especial de Tempo Profundo
"Nenhum fóssil é enterrado com sua certidão de nascimento", escreveu o renomado editor de ciência Henry Gee em seu tratado de 2000, Em Busca do Tempo Profundo . Embora verdade, fósseis são enterrados com muitas pistas que nos permitem reconstruir sua história. Uma série de técnicas de datação absolutas tornou possível estabelecer a escala de tempo da história da Terra, incluindo a idade e a origem da vida, o momento das extinções em massa e o registro da evolução humana.
Em 2013, na região de Afar, na Etiópia, nossa equipe de pesquisa descobriu um raro osso mandibular pertencente ao nosso gênero, o Homo . Para resolver o mistério de quando este ancestral humano viveu na Terra, procuramos por respostas nas camadas de cinzas vulcânicas próximas. Usando a lente de aumento de um geólogo, podemos examinar cuidadosamente as cinzas em busca de minerais minúsculos que são menores do que um único polvilhe em um biscoito de açúcar e que detêm a chave para determinar a idade de um fóssil.
Trabalhar nesta parte da Etiópia é uma aventura e tanto. É uma região onde 90 graus Fahrenheit parece legal, a poeira é um dado, a água não é, e um trajeto diário normal inclui avestruzes de corrida e frenagem para camelos enquanto forjamos caminhos pelo deserto. Mas essa paisagem estéril e hostil é um dos locais mais importantes do mundo para estudar quando e como os primeiros seres humanos começaram a andar eretos, usando ferramentas e adaptando-se a seus ambientes em mudança.
A região de Afar tem camadas de rochas sedimentares, contendo finas cinzas vulcânicas brancas que poderíamos usar para datar o osso maxilar. (Erin DiMaggio, Universidade Estadual da Pensilvânia) No início, antes que tivéssemos meios mais precisos para datar os fósseis, os geólogos e paleontólogos confiavam nos métodos relativos de datação. Eles observaram a posição das rochas sedimentares para determinar a ordem. Imagine o seu cesto de roupa suja - as roupas sujas que você usava na semana passada estavam no fundo, mas o resto de hoje está no topo da pilha. O conceito de rochas sedimentares é o mesmo. As rochas mais antigas estão no fundo, as mais novas estão no topo. Os pesquisadores também usaram a bioestratigrafia, que é o estudo de como os fósseis aparecem, proliferam e desaparecem ao longo do registro de rochas, para estabelecer idades relativas. Ainda usamos esses métodos de datação relativos hoje como uma primeira abordagem para datação de fósseis antes de atribuir uma idade numérica ou absoluta.
Podemos namorar fósseis reais? As vezes.
Cientistas chamados geocronologistas são especialistas em datação de rochas e fósseis, e podem freqüentemente datar fósseis com idade inferior a 50.000 anos usando datação por radiocarbono. Este método tem sido usado para fornecer datas para todos os tipos de materiais interessantes, como arte rupestre em cavernas e cocô fossilizado. Infelizmente, fósseis como o nosso maxilar, bem como os dinossauros à vista na nova exposição "Fossil Hall - Deep Time" no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian, são velhos demais para datação por radiocarbono. Nestes casos, temos que confiar nas rochas. Nós dançamos as rochas e, por inferência, podemos datar os fósseis.
Em Afar, na Etiópia, uma queixada de fóssil rara pertencente ao nosso gênero, o Homo foi descoberto por nossa equipe de pesquisa em 2013. Para resolver o mistério de quando este ancestral humano viveu na Terra, procuramos as camadas de cinzas vulcânicas para as respostas. (William H. Kimbel, Universidade Estadual do Arizona) O primeiro grande desafio é encontrar o tipo certo de rochas a serem coletadas para análises laboratoriais. Temos a sorte de a região de Afar ter horizontes de cinzas vulcânicas nas camadas de rochas sedimentares. De fato, logo abaixo de onde a mandíbula fóssil foi descoberta, nossa equipe encontrou uma nova camada de cinza vulcânica que denominamos de Gurumaha Tuff. A palavra gurumaha na língua local significa milkshake - um reflexo de nossa mentalidade no calor da tarde de 90 graus. De certo modo, podemos pensar em camadas de cinzas vulcânicas como cronômetros enterrados. Quando o vulcão entra em erupção, o temporizador é iniciado e usamos técnicas de datação absolutas para informar o tempo decorrido.
As rochas vulcânicas normalmente contêm minerais naturalmente radioativos - nosso biscoito de açúcar borrifa. Podemos datar esses minerais usando técnicas baseadas no decaimento radioativo de isótopos, que ocorre a taxas conhecidas. Os isótopos de medição normalmente envolvem lasers e espectrômetros de massa e, às vezes, até mesmo reatores nucleares. Calculamos a idade usando a taxa de decaimento e as medições isotópicas, o que nos dá o tempo decorrido em nosso cronômetro.
Nós datamos com sucesso o Gurumaha Tuff para 2, 82 milhões de anos, datando o feldspato mineral naturalmente radioativo. Desde que a mandíbula erodida acima do Gurumaha Tuff, deve ser mais jovem. Calculamos que a mandíbula tem entre 2, 80 e 2, 75 milhões de anos, tornando-se o mais antigo fóssil conhecido do nosso gênero Homo .
Nós datamos com sucesso o Gurumaha Tuff para 2, 82 milhões de anos, datando o mineral feldspato naturalmente radioativo, (acima, visto com um microscópio.) (Erin DiMaggio, Penn State University.) Os geocronólogos têm uma abundância de ferramentas à sua disposição, mas ainda assim, algumas rochas e fósseis são difíceis de datar. Inovações nos métodos de datação existentes estão eliminando essas barreiras. Por exemplo, revisões de um método chamado ressonância de spin eletrônico permitem que os cientistas datem fósseis raros, como os dentes hominídeos, porque eles podem datar diretamente o fóssil sem danificar visivelmente o espécime. Em Afar, os cientistas estão tentando datar as camadas reais das quais os fósseis se desgastam, em vez de depender da presença de cinzas vulcânicas. Isso nos daria mais precisão sobre a idade das rochas que carregam fósseis e abrirá novos locais de campo para exploração que carecem de tais camadas.
Os fósseis abrangem o tempo geológico de centenas a até bilhões de anos e são descobertos em muitos tipos e configurações de rochas. Selecionar uma técnica de datação adequada é um passo crítico para obter uma idade significativa e precisa.
Cientistas dataram fósseis encontrados em cavernas sul-africanas entre 236.000 e 335.000 anos usando vários geocronômetros diferentes, incluindo a luminescência opticamente estimulada, uma ferramenta que nos permite calcular a última vez em que os sedimentos das cavernas foram expostos à luz. Outro método comum, a datação por urânio, depende do decaimento radioativo do urânio e pode ser usado para datar rochas contendo os mais antigos fósseis conhecidos na Terra - mais de 3, 5 bilhões de anos! Para colocar isso em contexto, a idade da Terra é de 4, 54 bilhões de anos, mas nossa espécie existe há aproximadamente 300.000 anos.
A idade da Terra e a origem da vida é quase insondável, mas o novo Deep Time Hall do Smithsonian foi projetado para nos ajudar a entender a enormidade da história da Terra à luz dos nossos impactos atuais. O geólogo do século XVIII James Hutton reconheceu que os processos geológicos exigem cronogramas longos, um conceito central para o que queremos dizer com o termo tempo profundo. O propósito da geocronologia - datando rochas e fósseis - é entrelaçar as datas que obtemos para contar a extraordinária história do tempo profundo da Terra.
