Rover Curiosity e os microbialitos

A missão Mars Science Laboratory pousou o veículo robótico Rover Curiosity na cratera Gale em Marte, corria o ano de 2012. Entre os vários objetivos da missão, um deles foi a busca de indícios da existência de vida no passado de Marte.  Através da comparação de imagens obtidas pela sonda Curiosity com imagens de ambientes da Terra, os investigadores colocaram  a possibilidade de existência de microbialitos na superfície de Marte e, consequentemente, de vida ao menos em seu passado geológico. Microbialitos são estruturas organossedimentares formadas por comunidades microbianas a partir da formação de tapetes de sedimentos ou precipitação de minerais. Estes microbialitos gerados por filmes microbiais dominados por cianobactérias filamentosas em sedimentos de playa têm características específicas e são conhecidos como microbially induced sedimentary structures (MISS). Esse tipo de depósito foi de fundamental importância ao longo da história da Terra, representando alguns dos principais registros de formas de vida primitivas que viveram em ambientes semi-áridos, sendo encontrados até os dias de hoje.

Microbialitos

A formação de microbialitos é um processo biologicamente mediado e dependente do ambiente já que uma litificação precoce é essencial para a acreção e a preservação dessas estruturas. Portanto, microbialitos não são fósseis sensu stricto, mas sim icnofósseis macroscópicos, visto que são estruturas sedimentares macroscópicas “relíquias de antigos tapetes  microbianos litificadas”, e registram a interação entre tapetes microbiano e o meio ambiente, Foto 1.

Foto 1 – Microbalito – Cracóvia (Polónia). O termo “microbialito” é utilizado atualmente para descrever estromatólitos, trombólitos e estruturas similares cuja ocorrência, preservação está diretamente ligada ao ião CO32-.

Os microbialitos são diferenciados por sua textura : estromatólitos e oncólitos – textura laminada e trombólitos – textura grumosa ou em grumos, sem laminação).

Como se forma um microbialito?

Estes depósitos biossedimentares são formados pelo aprisionamento físico de sedimentos detríticos, pela precipitação mineral nos tapetes microbianos e pelo crescimento das comunidades.  Foram identificados três processos para a formação dos depósitos biossedimentares:

(i) o crescimento dos tapetes microbianos,

(ii) deposição sedimentar e

(iii) a precipitação mineral.

Um requisito primordial para a formação de um microbialito é a colonização de um substrato por uma comunidade fundadora (normalmente bactérias ou cianobactérias). Após a colonização da superfície toda a comunidade continua a se estabilizar no substrato  através da produção de um biofilme (  estruturas polisacarídicas complexas que contem enzimas, lipídios, DNA extracelular, proteínas, ácidos nucléicos). Os biofilmes são estruturas adesivas que junto das comunidades formam o tapete microbiano.

O biofilme possui diversas funções, como, por exemplo, transporte de nutrientes, ser hidrolisada e digerida pela comunidade em períodos de escassez de nutrientes e servem como proteção contra raios UV, formando um filtro para as comunidades. As comunidades não ficam fixas no biofilme, mas movem-se em seu material viscoso, porém são comumente divididas em zonas, de acordo com seus processos de metabolismo.

No topo dos microbialitos, ocorre a zona de crescimento geralmente formada por cianobactérias. São a primeira evidência, no registro fóssil, de organismos capazes produzir oxigénio através de fotossíntese e o consumir através da respiração aeróbica. As cianobactérias são elementos-chave para a formação dos microbialitos. Esses procariontes compõem um denso tapete na interface água/sedimento, pois necessitam da luz solar tanto para a realização de fotossíntese, através da clorofila alpha, quanto para a produção do microfilme, que é responsável pela aderência de sedimentos detríticos em camadas, formando a unidade básica do microbialito: a laminação. Através da muco, as cianobactérias são capazes de deslizar em direção à fonte de luz ou afastar-se dela para proteção; essa movimentação é chamada de movimento fototático. Devido a esse deslizar, as cianobactérias filamentosas enrolam-se, conferindo aos tapetes microbianos uma textura emaranhado. O oxigénio produzido no tapete é utilizado pelas cianobactérias ou por bactérias aeróbicas que habitam essa zona; enquanto que o oxigénio restante é libertado para a atmosfera.

Logo abaixo dos tapetes de cianobactérias, existe a zona intermediária, a qual apresenta espessura de poucos milímetros, composta de bactérias fotossintetizantes não produtoras de oxigénio e microorganismos aeróbicos facultativos. As bactérias na zona intermediária absorvem a luz do sol em comprimento de onda diferente das cianobactérias, cuja absorção da luz solar é realizada pela bacterioclorofila e por outros pigmentos. É nessa zona que a litificação precoce dos estromatólitos ocorre. O oxigénio da zona intermediária é raro, e é consumido em sua totalidade pelos microorganismos aeróbicos facultativos. A zona anóxica é a zona mais basal de um microbialito. Possui centímetros de espessura, e é caracterizada pela presença de bactérias e de arquea-anaeróbicas obrigatórias. Incluem organismos quimiotróficos que reduzem sulfato e produzem metano, o que deixa no registro geológico um sinal isotópico típico desses organismos.

Classificação

Os microbialitos são diferenciados por suas formas macroscópica e mesoscópica. De acordo com modelos atuais, a morfologia macroscópica dos microbialitos tem origem na interação entre o ambiente e as esteiras microbianas.

São três os principais tipos de microbialitos: oncóides, trombólitos e estromatólitos.

Oncóides

São estruturas laminadas de forma subesférica, ovoide, lobada ou achatada, com laminação concêntrica. Crescem soltos e móveis na interface água/sedimento e na coluna de água. A rocha constituída pelo acúmulo de oncóides é chamada de oncólito.

Trombólito

O termo “trombólito” vem da junção das palavras gregas thrombos, que significa “grumos” e lithos, que significa “rocha”. São depósitos microbianos bentónicos com forma macroscópica semelhante a estromatólitos, porém sem laminação interna, caracterizados por uma textura grumosa.

Estromatólitos

São estruturas laminares resultantes da ação de organismos do Reino Monera, cianobactérias, em mares quentes e pouco profundos, Foto 2. Os organismos construtores de estromatólitos atuais incluem grande variedade de cianobactérias, algas eucarióticas, bactérias fotossintetizantes, bactérias heterotróficas, fungos entre outros, formando comunidades complexas. Pelo conteúdo microfossilífero presente em estromatólitos silicificados, os estromatólitos eram formados basicamente por organismos procariontes (bactérias e cianobactérias).

Foto 2 – Estromatólitos (Angola). A forma de crescimento dos estromatólitos pode ser variada em função do organismo e do ambiente em que ele se forma. O estilo de laminação nos estromatólitos também reflete fatores biológicos, físicos e sedimentológicos.

Fotografias de rochas do Membro Gillespike Lake (MGL) em Marte, com idades estimadas para cerca de 3.7 Ga, revelaram similaridades a afloramentos conhecidos como microbially induced sedimentary structures (MISS) na Terra de idades similares. O MGL é composto por uma sequência de camadas de arenitos estratificados formados em ambiente fluvio-lacustre em clima semi-árido, com velocidades de fluxo compatíveis com a formação de mantos microbiais. Diversas estruturas não-usuais foram encontradas nas fotografias e classificadas como possíveis MISS devido a grande similaridade das fotos a exemplos encontrados na Terra.

Bibliografia

Hofmann, H.J. (1969) Attributes of stromatolites. Geological Survey Canadian Paper. 69-39, 58 p.

Noffke, N. (2015) Ancient Sedimentary Structures in the <3.7 Ga Gillespie Lake Member, Mars, That Resemble Macroscopic Morphology, Spatial Associations, and Temporal Succession in Terrestrial Microbialites. Astrobiology, 15, 169-192. https://doi.org/10.1089/ast.2014.1218

Schopf, J.W. (1992). Archean Paleobiology. New York: Cambridge University Press, p. 195-218.

Fauna Ediacara

A história geológica da Terra é pontuada pelos ciclos dos supercontinentes, envolvendo a fragmentação e a aglutinação de grandes massas continentais. O Neoproterozoico registra um ciclo de supercontinente através da quebra de Rodínia e posterior aglutinação de Gondwana.

Rodínia ter-se-á formado por acreção e colisão de  fragmentos de placas litosféricas essencialmente resultantes de massas continentais constituintes de um supercontinente ainda mais antigo, a Colúmbia. Durante a fragmentação da Rodínia ocorreram também mudanças importantes nos subsistemas terrestres com o registo a nível da Biosfera da fauna de Ediacara que floresceu nos ambientes de praias rasas formadas pela fragmentação do supercontinente. Além disto, esta foi uma Era com drásticas mudanças climáticas e ambientais, com o registro de dois eventos panglaciais e repetidas perturbações no ciclo do carbono.

Na Austrália, em Ediacara Hills, no ano de 1947, descobriu-se uma jazida de fósseis, com organismos multicelulares de idade proterozóica. A datação radiométrica permitiu atribuir a esta jazida uma idade entre 680 e 700 Ma. Estes fósseis Ediacarianos do Neoproterozoico não tinham conchas ou esqueletos de qualquer tipo  que hoje fôssemos capazes de reconhecer.

Com ampla distribuição global e considerados por muito tempo como ancestrais do filo dos metazoários, os organismos que constituem a Fauna Ediacara clássica, Foto 1, não possuem relação com qualquer ser existente, em qualquer período da história da Terra. Além das bizarras formas de folhas ou penas-do-mar, da sua falta de esqueletos biomineralizados, um grupo de geólogos propôs a criação de um novo Reino –Vendobionta.

Foto 1 –  Segundo o geólogo Dolf Seilacher, os Vendobiontes tiveram uma estrutura pneumática acolchoada que lhes endureceu os corpos e permitiu-lhes alcançar um tamanho razoável de corpo. São representantes deste grupo as (A) Dickinsonia (D) Charnia. Fotos no Nature Education Center – Cracóvia (Polónia).

Os “Ventobiontes” como lhes chamou Seilacher, foram interpretados como uma diversificação independente de animais, tendo resolvido problemas estruturais de forma muito diferentes de quaisquer seres hoje habitando a Terra. Esta Fauna de Ediacara desapareceu quase totalmente.  

Há cerca de 540 Ma as Faunas Ediacara extinguiram-se, mas  o seu desaparecimento não deixou a Terra carecida de vida. Na verdade um dos grandes acontecimentos da história da vida estava prestes a chegar – A Explosão do Câmbrico.

 Texto adaptado de:

http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/11772

SEILACHER, A. 1992. Vendobionta and Psammocorallia: lost constructions of Precambrian

evolution. Journal of the Geological Society, 149: 607-613.

SEILACHER, A.; MESCHEDE, M.; BOLTON, E. W.; LUGINSLAND, H. 2000. Precambian “fossil” Vermiforma is a tectograph. Geology, v. 28, n°5, pp. 235-238.

Estruturas Sedimentares – gotas de chuva

À medida que o agente de transporte perde competência (energia), os sedimentos depositam-se de acordo com o seu peso, em camadas sucessivas, originando estratos. Estes estratos encontram-se separados por superfícies, designadas de juntas de estratificação, resultantes de alterações do processo de sedimentação.   

Muitas vezes, a superfície dos estratos exibe estruturas e marcas características, adquiridas posteriormente à formação do depósito. Entre estas estruturas temos as ripple-marks ou marcas de ondulação, cuja presença é utilizada pelos  geólogos como critério para avaliar a posição original das camadas e a direção das  correntes que as produziram.

As marcas da chuva (Foto 1) correspondem a reduzidas crateras de impacto produzidas pela chuva em sedimentos macios e soltos, especialmente em siltes e argilas.

Foto 1 – Marcas da chuva deixadas em sedimentos de idade Mesozoica, Polónia.

Após o a diagénese, estas impressões podem ser preservadas se cobertas por uma outra camada de sedimento.

Cabo Carvoeiro e Pentacrinus penichensis

A Bacia Lusitaniana localiza-se na margem ocidental de Portugal, tendo sido formada durante uma fase de rifting, no final do Triássico, antes da abertura do Atlântico.

Com cerca de 5 km de espessura máxima de sedimentos, estende-se por cerca de 320 km na direção norte-sul e 180 km na direção este-oeste.

Durante a Era Mesozoica, ocorreram nesta bacia quatro grandes etapas de deposição que possuem uma estreita correspondência com as fases de estruturação do Atlântico. Em várias praias da costa ocidental é possível estudar diferentes sucessões estratigráficas desta deposição. Este conjunto de posts tiveram o seu ponto de partida mais a sul na Praia de São Bernardino.  Depois da passagem na Praia da Consolação e as barreiras de coral, este post tem o Cabo Carvoeiro e a zona dos Remédios como local de paragem.

Nesta área, pode observar-se uma importante sequência de estratos de calcários do Jurássico, bem como as formas de erosão marinha e subaérea, Foto 1.

Foto 1 – Em resultado da exposição à superfície, os calcários sofreram carsificação, formando um campo de lapiás na área do cabo Carvoeiro. Em resultado da exposição destas rochas aos agentes de geodinâmica externa produziu-se uma paisagem muito característica designada por  modelado cársico. As fissuras alargadas por reações de carbonatação deram origem a este relevo sulcado que aqui pode ser observado.  

Em alguns estratos é possível observar fósseis de Pentacrinus penichensis, um pequeno equinoderme que vivia nos mares jurássicos do jovem atlântico, Foto 2. Cada ambiente de sedimentação, é caracterizado pela existência de condições físico-químicas específicas e uma atividade biológica própria. A informação obtida a partir do estudo dos biomas atuais permite inferir acerca das condições em ambientes sedimentares antigos (paleoambientes). Todo este conjunto de características, designadas por “fácies”, permitem inferir as condições de formação destas rochas localizadas na Península de Peniche. Além da datação dos estratos com base nos fósseis de idade, estes permitem também obter informações das condições existentes no passado.  

Foto 2 – Os sedimentos carbonatados e os equinodermes da espécie Pentacrinus penichensis, depositaram-se num oceano pouco profundo, com temperaturas superiores às atuais e mais próximo dos trópicos.  

As estrelas-do-mar e a maioria dos outros grupos de equinodermes (do grego echin, coberto de espinhos, e derma, pele) são animais marinhos de movimento lento ou sésseis. Uma epiderme fina recobre um endoesqueleto de placas calcárias rígidas. A maioria dos equinodermos tem projeções pontiagudas do esqueleto e espinhos. Exclusivo dos equinodermes é o sistema vascular aquífero, uma rede de canais hidráulicos que se ramificam em extensões chamadas de pés ambulacrários que funcionam na locomoção e na alimentação Os equinodermes descendem de ancestrais bilateralmente simétricos, embora em um primeiro exame a maioria das espécies pareça ter uma forma radialmente simétrica. As partes internas e externas da maioria dos equinodermos adultos irradiam do centro, geralmente como cinco raios. Entretanto, as larvas dos equinodermes têm simetria bilateral. Além disto, a simetria dos equinodermos adultos não é verdadeiramente radial. Por exemplo, a abertura (madreporito) do sistema vascular aquífero de uma estrela-do-mar não é central, mas sim deslocada para um lado.

A interpretação das características das rochas que afloram nesta região permite obter informações acerca do ambiente durante o Jurássico no qual estas rochas se formaram.

Praia da Consolação e os recifes de coral

A Bacia Lusitaniana, localizada na margem ocidental da Península Ibérica formou-se no decurso da abertura do oceano Atlântico Norte. As litologias presentes resultaram de episódios de rifting alternados com períodos de estabilidade tectónica e consequentes variações de subsidência.

Localizada no litoral a sul de Peniche, a povoação de Praia da Consolação é um dos locais que apresenta condições de excelência para a observação de afloramentos da sucessão quase contínua para o Jurássico da referida bacia formada no início do Mesozoico.

Nas arribas costeiras desta praia as litologias da  Formação de Alcobaça afloram, representadas por uma unidade denominada de “grés, margas e calcários dolomíticos da Consolação” que abarca todo o período compreendido entre o final do Oxfordiano ao final do Kimeridgiano (Jurássico Superior), Foto 1.

Foto 1 – Nos níveis mais margosos ocorrem corais coloniais, gastrópodes, bivalves, ostraídeos, entre outos. Na base observa-se uma lumachela que terá servido de substrato para a implantação de corpos recifais, por sua vez cobertos por novo nível argiloso.

As lumachelas são rochas carbonatadas bioacumuladas essencialmente formadas por conchas de moluscos. No geral são formadas por conchas de moluscos (com predominância de bivalves), inteiras ou fraturadas e pouco cimentadas. O ambiente de deposição corresponde a águas pouco profundas próprias de ambientes neríticos. O nome tem origem italiana (lumachella).

Os recifes são proeminências ou não, de intensa atividade biológica e de grande resistência mecânica às vagas. Para a sua formação contribuem entre outros, os coraliários. Estas estruturas ocorrem em ambientes de águas pouco profundas (ambiente nerítico), responsável pela grande maioria de rochas carbonatadas.

Os corais da atualidade vivem como formas solitárias ou coloniais, geralmente formando simbioses com algas. Muitas espécies secretam um exoesqueleto (esqueleto externo) rígido de carbonato de cálcio. Cada geração de pólipos forma-se sobre os restos dos esqueletos da geração anterior, construindo “rochas” com formas características de suas espécies. Esses esqueletos são o que geralmente chamamos de coral. Os recifes de coral são para os mares tropicais o que as florestas pluviais são para as áreas terrestres tropicais: elas proporcionam habitat para muitas outras espécies.

A sucessão com níveis lumachélicos indica a existência de um ambiente lagunar que, devido à gradual subida do nível do mar, foi sendo ocupado por fauna resistente à salinidade salobra e com a continuação da subida permitiu o desenvolvimento de corais biohérmicos, em condições de salinidade e oxigenação normais. Nova descida promoveu o acarreio de argilas, as quais tornaram inviável a proliferação desses organismos.

Bibliografia consultada

Galopim, C., (2006). Geologia Sedimentar, Volume III – Rochas Sedimentares. Âncora Editora .

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