Impactos de asteroides na Terra primitiva e a origem da vida em sistemas hidrotermais

Os impactos de asteroides têm uma fama sombria. A rocha que atingiu a região próxima à península de Yucatán há cerca de 66 milhões de anos contribuiu para eliminar os dinossauros - e é nessa catástrofe que a maioria das pessoas pensa quando surge o assunto de uma colisão gigantesca.

Mas, se voltarmos o suficiente no tempo, o quadro parece o inverso. Na Terra recém-nascida, a mesma violência capaz de encerrar mundos pode ter feito algo muito mais inesperado: ajudar a vida a dar os seus primeiros passos.

Quando os asteroides dominavam os céus

A Terra se formou há aproximadamente 4,5 bilhões de anos, e o período que veio em seguida esteve longe de ser tranquilo.

Nos primeiros centenas de milhões de anos, o planeta jovem apanhou sem parar de restos de rocha e metal que ainda circulavam em grande quantidade pelo Sistema Solar recém-formado.

Quase nada daquela crosta antiquíssima permanece hoje; por isso, uma parte importante do que sabemos vem do rosto craterado da Lua.

A cientista planetária Amanda Alexander, do Southwest Research Institute (SwRI), e os seus colegas decidiram modelar como essa sequência de impactos de asteroides alterou o próprio terreno.

Não eram “pousos” suaves. Uma colisão de grande porte fragmentava volumes imensos de rocha e vaporizava parte da superfície, espalhando material derretido pelo relevo e deixando a crosta rachada por muitos quilómetros em profundidade.

Esse tipo de pancada se repetiu ao longo dos primeiros 2,5 bilhões de anos do planeta.

Um planeta jovem cheio de fraturas

Tanta quebra deixou as rochas cheias de fissuras e espaços porosos abertos. As ondas de choque de cada impacto trincavam a crosta sólida, e esse dano permitia que a água descesse por camadas que antes eram praticamente seladas.

Os geólogos chamam de permeável a rocha que deixa um fluido atravessá-la. O grupo queria determinar com precisão quanto da crosta jovem passou a ser permeável por causa dos impactos - e até que profundidade o estrago chegava.

Trabalhos anteriores já indicavam que crateras individuais conseguiam fraturar o terreno abaixo delas.

O que ainda faltava era somar tudo e avaliar quão permeável a crosta superior inteira se tornou durante uma era de bombardeamento praticamente constante.

Calor, água e possibilidade

Cada impacto de asteroide também injetava uma quantidade enorme de calor no solo. Somado ao calor que já vinha do interior da Terra, isso teria forçado fluidos quentes a circular pelas rochas estilhaçadas. Era exatamente o tipo de cenário em que a química prebiótica - as reações que antecedem a vida - poderia começar a acontecer.

Esses ambientes são sistemas hidrotermais: redes subterrâneas de água quente em circulação, semelhantes ao “encanamento” sob os géiseres do Parque Nacional de Yellowstone.

Pelas contas da equipa, um único grande impacto poderia impulsionar uma atividade hidrotermal de até 100 vezes a produzida hoje em Yellowstone.

A hipótese de que impactos alimentaram sistemas de água quente não é nova, e um estudo sobre uma cratera gigante e antiga concluiu que o seu “encanamento” provavelmente funcionou por centenas de milhares de anos.

“Embora muitas vezes seja considerado catastrófico no contexto da extinção dos dinossauros, o bombardeamento por impactos também provavelmente foi crítico para criar ambientes para a química prebiótica”, disse Alexander.

Simulando os primeiros impactos de asteroides na Terra

Para chegar a números concretos, os investigadores executaram um grande conjunto de simulações num programa de física feito para acompanhar como rochas duras se rompem sob um choque violento. Em seguida, lançaram asteroides virtuais contra a superfície - de todos os tamanhos e a todas as velocidades.

Em cada execução, variavam-se condições que teriam sido diferentes ao longo do planeta jovem.

A equipa ajustou a espessura da crosta, o quanto a temperatura aumentava com a profundidade e do que ela era composta - já que a superfície inicial era sobretudo de basalto, uma rocha vulcânica escura.

Em algumas simulações, a rocha ficava coberta por um oceano com cerca de 5 quilómetros de profundidade; em outras, a superfície permanecia seca. Em todos os casos, mediu-se quanta crosta cada impacto tornava permeável e, depois, como o fluido se deslocaria através dela.

Acompanhando o dano dos impactos ao longo do tempo

Um impacto isolado revela apenas uma parte da história. Para reconstruir o panorama completo, o grupo incorporou um modelo de frequência de impactos ao longo do tempo, acumulando os efeitos de colisão após colisão ao longo de centenas de milhões de anos.

A quantidade de crosta que um único impacto conseguia “abrir” dependia principalmente da energia do choque - por isso, corpos maiores e mais rápidos causavam mais danos.

Já o grau de permeabilidade alcançado por essas rochas quebradas dependia da temperatura e da composição da crosta.

No conjunto, os modelos indicam que os 8 quilómetros superiores (cerca de 5 milhas) da crosta terrestre eram altamente permeáveis há aproximadamente 4,3 bilhões de anos.

Uma parcela significativa desse material favorável à circulação de fluidos provavelmente permaneceu aberta até por volta de 3,5 bilhões de anos atrás.

Um mundo rico em habitats

Fendas quentes e encharcadas em rochas são exatamente o tipo de ambiente que chama a atenção de investigadores da origem da vida. Muitos defendem que a vida se estabeleceu primeiro em cenários assim, onde água rica em minerais encontra contrastes marcantes de temperatura e de química.

Esses ambientes oferecem uma fonte contínua de energia e um fluxo constante de minerais dissolvidos. Uma longa linha de pesquisas os coloca entre os principais candidatos a berços dos primeiros seres vivos.

E talvez não fossem raros. Se os impactos de asteroides abriram a crosta superior do modo sugerido por esses modelos, o planeta jovem teria sido pontilhado por inúmeros locais desse tipo - e não apenas por uma cratera ocasional aqui e ali.

Ampliando a busca pela vida

Antes deste trabalho, a ligação entre água quente e a origem da vida se apoiava sobretudo em estudos de crateras específicas e em argumentos teóricos mais gerais.

Agora, o estudo atribui números concretos à ideia pela primeira vez, estimando quanto da crosta inicial os impactos tornaram permeável e por quanto tempo essa permeabilidade persistiu.

Isso dá aos cientistas da origem da vida um alvo muito mais sólido. Em vez de se limitarem a uma cratera de cada vez, eles podem tratar a crosta primitiva como uma rede planetária de habitats hidrotermais e perguntar quais deles reuniam os ingredientes certos.

Há também uma implicação mais ampla. O mesmo bombardeamento que marcou Marte e a Lua também atingiu a Terra jovem.

Se esses modelos estiverem certos, as condições descritas podem ter surgido em outros mundos no início da sua história. Essa possibilidade amplia o leque de lugares onde a vida pode ter começado.

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