Entre biologia e geologia existe química?

Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, a Terra não era o planeta azul e temperado que conhecemos. Era um mundo em fúria: a superfície fervente, o céu cor de brasa, vulcões a explodir em cadeia por todo o globo. Um cenário que parece saído de um pesadelo, mas que, paradoxalmente, pode ter sido o berço da vida.

A ideia de que a geologia e a biologia são disciplinas vizinhas não é nova, mas raramente é contada da forma que merece. A maioria das pessoas olha para um vulcão e vê destruição. Os cientistas olham para ele e veem um laboratório químico à escala planetária, onde as primeiras moléculas da vida terão sido sintetizadas há milhões de anos: o nosso berço.

O planeta que começou pelo fogo

O vulcanismo, conjunto de processos que envolve a ascensão de magma (rocha fundida) desde o interior da Terra até a superfície, é tão antigo quanto o próprio planeta. Desde a formação da Terra, há cerca de 4,6 mil milhões de anos, a atividade vulcânica tem vindo a modelar a crosta terrestre, a esculpir montanhas, a criar ilhas e a reformular a composição da atmosfera.

Esta atividade tem duas origens principais. A primeira está ligada ao movimento das placas tectónicas (grandes blocos rígidos que formam a crosta da Terra e que se movem lentamente sobre o manto, a camada quente e viscosa inferior). Quando estas placas colidem ou se afastam, criam fraturas por onde o magma sai. É por isso que a grande maioria dos vulcões ativos se concentra nas orlas dessas placas, como no chamado Anel de Fogo do Pacífico, onde se verificam 90% dos terramotos e 75% dos vulcões ativos da Terra. Este anel de instabilidade geológica tem 40 mil quilómetros de extensão e alonga-se desde o continente americano ao leste asiático e à Oceania, como indicado a vermelho na imagem abaixo.

A segunda origem são as chamadas plumas mantélicas (colunas de magma anormalmente quente que sobe do interior da Terra e perfura as rochas da crosta): assim se formaram as ilhas do Havai, no meio do Pacífico, bem longe de qualquer fronteira de placas.

A Terra jovem e a atmosfera primitiva

Nos primeiros mil milhões de anos da Terra, o vulcanismo era muito mais intenso do que hoje. Erupções contínuas libertavam gases que foram construindo, camada a camada, a atmosfera primitiva do planeta, que, sem oxigénio, era composta por uma mistura de azoto, dióxido de carbono, metano e vapor de água, muito diferente do ar que respiramos agora.

Uma das hipóteses clássicas para o surgimento da vida é a chamada hipótese da “sopa primordial”, avançada nos anos 1920 pelo bioquímico russo Aleksandr Oparin e pelo biólogo britânico J. B. S. Haldane.

Ambos acreditavam que as primeiras moléculas orgânicas se formaram numa mistura aquosa rica em compostos químicos, que pressupõe precisamente a existência de uma atmosfera rica nos gases que os vulcões libertavam.

Em 1953, os cientistas norte-americanos Stanley Miller e Harold Urey simularam em laboratório essa atmosfera primitiva e fizeram passar descargas elétricas através dela. O resultado foi a formação espontânea de aminoácidos (os blocos de construção das proteínas, que são os blocos de construção da vida). O vulcanismo estava, literalmente, escrito na experiência.

Relâmpagos vulcânicos: a tempestade encontra a química

As grandes erupções explosivas geram nuvens de cinza de dimensões imensas que sobem até à estratosfera (a camada da atmosfera situada entre os 12 e os 50 quilómetros de altitude). Nessas nuvens, o atrito entre as partículas gera eletricidade estática e relâmpagos. Muitos relâmpagos.

Um estudo publicado em 2024 nos Proceedings of the National Academy of Sciences, liderado pela geocientista Adeline Aroskay da Universidade de Sorbonne, trouxe algo novo: pela primeira vez, foram encontradas quantidades significativas de nitratos (compostos de azoto já fixado) em depósitos vulcânicos de erupções explosivas antigas, tanto na Turquia como no Peru, com entre 1,6 e 20 milhões de anos.

Porque é que isto importa? Porque o azoto é um nutriente essencial para a vida, indispensável para construir proteínas, aminoácidos e ácidos nucleicos, as moléculas que guardam e transmitem a informação genética. Cerca de 78% da atmosfera é composta por azoto molecular (N₂), mas as células não conseguem usá-lo nessa forma. Os átomos de azoto precisam de ser “excitados” para formar compostos mais pesados que precipitam para o solo. Antes de existir vida, os relâmpagos vulcânicos provaram ser suficientemente energéticos para fazer esse trabalho.

A prova geológica que faltava

O que tornou o estudo de Aroskay e da sua equipa particularmente importante foi a descoberta de evidência geológica direta. As amostras recolhidas mostraram que a concentração de nitratos não variava com a idade dos depósitos: foram depositados de uma vez, durante a própria erupção.

Os cálculos dos investigadores estimam que uma única grande erupção explosiva pode fixar, em média, cerca de 60 teragramas de azoto, o equivalente a 60 milhões de toneladas. Numa Terra jovem, este seria um fornecimento contínuo e abundante dos ingredientes necessários para começar o processo.

O lado destruidor da mesma força

A relação entre vulcanismo e vida é também uma história de catástrofes. Há cerca de 251 milhões de anos, no final do período Pérmico, uma série de erupções colossais na região que hoje é a Sibéria criou os Traps, ou degraus, (em sânscrito), grandes formações rochosas vulcânicas resultantes de um vulcanismo de fissura prolongado. Em baixo, o planalto Putorana e os seus traps.

Estas estruturas cobrem vários milhares de quilómetros quadrados e atingem mais de três quilómetros de espessura. As erupções duraram aproximadamente dois milhões de anos e desencadearam um aquecimento global drástico e a acidificação dos oceanos. O resultado foi a maior extinção em massa da história da Terra: entre 90 e 96% das espécies marinhas e cerca de 70% das espécies terrestres desapareceram.

A mesma força que pode ter gerado a vida foi e é também capaz de quase a apagar. No final do Cretácico, há 66 milhões de anos, o vulcanismo do Decão contribuiu, a par do impacto de um asteroide, para a extinção dos dinossauros não aviários entre muitas outras espécies de seres vivos. Em 1985, o Nevado del Ruiz, na Colômbia, desencadeou lahars (correntes de lama vulcânica) que destruíram a cidade de Armero e mataram mais de 23 mil pessoas, já para não falar dos exemplos de Pompeia, Krakatoa, Santorini ou Santa Helena.

Vulcões ativos, adormecidos e extintos?

Um vulcão ativo é aquele que entrou em erupção nos últimos dez mil anos, que se encontra em atividade agora, ou que apresenta sinais de que poderá entrar em erupção em breve. Um vulcão extinto não apresenta qualquer indício de atividade futura. Entre estes dois extremos existem os vulcões adormecidos, que não mostram atividade há seculos ou milénios, mas mantêm o potencial para despertar.

A distinção entre extinto e adormecido é difícil de estabelecer na prática. O vulcão dos Montes Soufrière, na ilha de Montserrat, nas Caraíbas (foto abaixo), estava classificado como extinto quando, em 1995, entrou violentamente em erupção e forçou o abandono parcial da ilha, mantendo-se ativo desde então. Esta incerteza faz parte da natureza dos vulcões e é também o que os torna tão fascinantes para a ciência.

O vulcanismo como elo entre dois mundos

A fronteira entre a geologia e a biologia costuma ser desenhada como uma linha nítida. As rochas ficam de um lado, os organismos, do outro. Mas a história do vulcanismo e da origem da vida apaga essa linha.

Os vulcões construíram em parte a atmosfera que a vida respira. Forneceram os compostos químicos que a vida usa. Geraram a energia, sob a forma de calor, relâmpagos e radiação ultravioleta, que impulsionou as primeiras reações químicas. E, ao longo de quatro mil milhões de anos, continuaram a remodelar os ambientes nos quais a vida evoluiu, se diversificou e, por vezes, quase desapareceu.

Há algo de profundamente desconcertante nisto: a vida nasceu do caos. Não apesar dele, mas por causa dele.

SABIA QUE…

• Portugal continental teve atividade vulcânica no tempo dos dinossauros. Os maciços de Sintra, Sines e Monchique formaram-se há entre 70 e 100 milhões de anos a partir de uma pluma mantélica que, mais tarde, daria origem às ilhas da Madeira e das Canárias.
• Os relâmpagos vulcânicos podem ser mais frequentes do que os relâmpagos de uma tempestade comum. Durante grandes erupções explosivas, as nuvens de cinzas podem gerar centenas de descargas elétricas por minuto, como registado no vulcão Redoubt, no Alasca, em 2009.
• As fumarolas submarinas podem ainda hoje ser berços de vida. As fontes hidrotermais (aberturas no fundo do oceano por onde saem fluidos quentes e ricos em minerais, gerados pela atividade vulcânica submarina) sustentam comunidades inteiras de organismos que não precisam de luz solar. Os cientistas acreditam que foi precisamente nestes ambientes que a vida na Terra teve início.

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