Tempo geológico e extinções em massa

4 eras do tempo geológico

Há 4,55 biliões anos, poeiras de antigas estrelas gigantes constituem a nebulosa protosolar, eles rodam sobre o que vai ser o nosso Sol. A Terra ainda não está construída.
O disco em torno do proto-sol contrai-se e aquece-se desde seu nascimento, quando seu tamanho atinge 200 unidade astronômica (UA), ele começa a solidificar-se e os átomos colam-se uns aos outros para formar grãos de matéria. Aos poucos, estabelece-se o fenômeno de acreção que vai levar à formação de planetas.
Então, grãos de poeira condensam-se, a gravidade aumenta, o espaço escava-se, atraindo mais e mais objetos, grandes e pequenos, que colidem uns com os outros. Ao longo do tempo aparece uma enorme esfera coberta de lava incandescente. Naquela época, a jovem Terra se parece com uma enorme bola de rocha derretida constantemente bombardeados por milhões de objetos mais ou menos grandes que atravessam a sua órbita.
Ao longo de sua história, a Terra deixou vestígios que nos permitiram definir as épocas características assinaladas por éons geológicos.
Antes de chegar ao homem, a evolução é passado por microrganismos, animais de esqueleto externo nos mares, peixes, répteis marinhos e terrestres, plantas, insetos, dinossauros, mamíferos e primatas. Todas estas fases de evolução eram intercaladas por crises geofísicos, climáticos e vulcânicos mais ou menos visível nas camadas geológicas.

Hoje sabemos identificar crises biológicas durante o tempo dos fósseis e vemos que cada crise, desde o menor até o maior, tem levado perdas de biodiversidade. Estas perdas são visíveis na curva da biodiversidade realizada em 2005 por Robert A. Rohde & Richard A. Muller (veja a imagem aqui).
A Terra é apenas metade de sua vida e futuras eras geológicas ainda estão longe.
Tempo geológico estendem-se de hoje à 4,5 bilhões anos, o momento do nascimento da Terra. Esta história começa com a primeira das quatro éons geológicos, o Hadeano que durou ≈700 milhões de anos, em seguida, vem o Arqueano (≈1300 ma), o Proterozoico (≈2000 ma) e termina-se com o Fanerozoico (≈ 540 ma).
As eras melhor definidas naturalmente caem ao longo dos últimos milhões de anos, a precisão da datação diminui com os tempos antigos, mas por os paleontólogos a precisão da unidade de datação é o milhão de anos.
Os paleontólogos estudam os restos fósseis do passado, encontrados em rochas sedimentares, para classificar, contar as espécies fósseis desaparecidas, mas também para compreender a evolução dos seres vivos, o seu ambiente e para fixar as épocas geológicas do nosso planeta.
Espécies vivem, em média, 1.000 mil anos, e depois desaparecem ou se transformam em outra espécie. É no fanerozóico que a biodiversidade explode apesar de cinco grandes catástrofes.

Imagem: Evolução do número de géneros (conjunto de espécies) durante Fanerozoico, de acordo com um estudo publicado em 2005 por Robert A. Rohde & Richard A. Muller (Department of Physics and Lawrence Berkeley Laboratory). A diversidade da vida parece flutuar durante o Fanerozoico, esta curva mostra as mudanças aparentes na biodiversidade marinha ao longo dos 542 milhões anos do Fanerozóico. Há três épocas no Fanerozoico, a era primária (542-250 ma), a era Mesozóica (250-65 ma) e a era terciária (65 ma até agora). Essas eras são marcadas por grandes extinções em massa, especialmente um que ocorrera há 250 ma, e a que ocorrera há 65 ma. Desde a última extinção em massa há 65 ma, a vida nunca foi mais diversificada do que hoje.

O fanerozóico

O mais interessante das grandes eras geológicas para a biodiversidade é a mais recente, o fanerozoico. O fanerozoico (grego: phaneros = visível + zoikos = vida) é a era do surgimento de pequenos animais, peixes e plantas. Este éon abrange 542 milhões anos da história da Terra. Na verdade, é o Cambriano, o primeiro dos seis períodos do Paleozoico que aparecem as pequenas conchas animais, os foraminíferos.
Os foraminíferos, altamente diversificados, são abundantes para centenas de milhões de anos, o que explica a sua importância ecológica e científica. Na verdade, é através destes fósseis do passado que os paleontólogos contam as famílias, os gêneros e as espécies extintas.
Embora as espécies vivem, em média, um milhão de anos antes de desaparecer ou de transformar-se em outra espécie, está contando os tipos biológicos, ou seja, os conjuntos de espécies que compartilham muitos caracteres semelhantes que os cientistas podem estimar a diversidade da vida durante longos períodos. Eles baseiam para isso, na primeira e última aparição de 36 380 gêneros (ver nota) armazenados no Sepkoski Compendium de 2002 (coleção de gêneros de animais marinhos compilada pela Sepkoski e seus associados na Universidade de Chicago). O Phanerozoic é o período em que a biodiversidade explodiu.
No início do Fanerozoico, as massas continentais foram agrupadas em um supercontinente que os paleontólogos chamam Pangaea. Pangaea foi cercado por um vasto oceano chamado Panthalassa. No oco do crescente formada por Pangea foi outro oceano chamado Tethys.
Durante o Fanerozoico, as forças internas gigantescas da Terra vai quebrar o supercontinente Pangea, e fazer derivar as placas continentais até a sua localização atual. A Terra é o único planeta a ter uma tectónica de placas ativa e todo o poder está concentrado nos limites das placas.
As forças em jogo para mover uma dúzia de placas litosféricas rígidas de 80-100 km de espessura, a milhares de quilômetros de distância são consideráveis, e a energia liberada é a imagem de grandes províncias ígneas. Uma grande província ígnea é uma vasta região, uma seção de continente, composta por camadas de basalto provenientes de uma expulsão vulcânica colossal.

N.B.: o gênero biológico é um conjunto de espécies que compartilham muitos caracteres semelhantes. Quaisquer espécies vivas (animais, vegetais, fungos, bactérias...) é anexado a um gênero. Hoje estima-se que mais de 300 000 gêneros.

Esses fluxos líquidos rochosos não explosivos são liberados, durante dezenas de milhares de anos, enormes quantidades de gás suspeitas causar as extinções em massa do passado.
Por exemplo, os trapps de Deccan na grande província ígnea no oeste da Índia, é uma pilha de fluxos de lava de 10 a 150 metros de espessura, a altura total da pilha atinge 2400 m no parte ocidental. O volume total é de 3 milhões de km3, o que corresponde a uma espessura de lava de 6 km em toda a França. Episódios eruptivos têm seguido por centenas de milhares de anos até um milhão de anos para formar os trapps. Para extrair essa quantidade de lava das profundezas da Terra, vulcanólogos estimam que deve derreter cerca de 10 vezes mais material rochosa e o volume derretido seria de 30 milhões de km3, ou seja, uma esfera de cerca de 200 km de raio dentro do manto da Terra. Isso dá uma ideia da dinâmica do interior da Terra, a potência do motor convectivo das placas tectônicas. As Trapps de Deccan foram formadas há 60-68 milhões anos, o que corresponde à crise Cretáceo-Terciário (KT).
Há trapps ainda mais gigantescas que os trapps de Deccan. Há cerca de 205 milhões de anos, a província ígnea atlântica central da época cobria um volume total de 7 milhões de km3. Estes trapps estão localizados hoje na África Ocidental, ao longo da costa leste da América, Guiana, Venezuela e Portugal.
E que dizer dos trapps siberianos, ainda mais monstruosos, eles surgiram há 250 milhões anos e correspondem a menos de um milhão de anos quase à maior crise biológica de todos os tempos, extinção em massa do Permiano-Triásico. Durante a crise Permiano-Triásico, 55% das famílias têm desaparecido, o que corresponde a 80% de géneros e 95% das espécies. A extinção estava quase completo, mas a vida foi reiniciada novamente até a próxima crise. Eras geológicas são definidas por estas mudanças bruscas na evolução da fauna.
Na flutuação da evolução dos gêneros da biodiversidade marinha, pudemos ver uma certa regularidade, um decréscimo de vida com uma periodicidade de cerca de 62 milhões de anos. É tentador acreditar que isso não pode ser devido ao acaso, mas os peritos não concordam sobre as causas dos pequenos e grandes extinções. Muitas causas são avançadas, processos astronômicos, geofísicos, viés de observação, todos na fronteira entre a geofísica, a mudança climática, a exalação de um vulcanismo extremamente intenso, o bombardeio de meteoritos, o processo de evolução da vida, ou um acúmulo de todas essas causas em um momento "muito curto" em uma escala geológica.

Imagem: Intensidade de extinções em massa na Fanerozoico. As cinco principais desastres na história da Terra ocorreu no final do Cretáceo (End K) no final do Triásico (End Tr), no final do Permiano (End P) no Devoniano Superior (Late D) e no final do Ordoviciano (End O). Crédito de imagem : GNU Free Documentation License.

Tabela: Os cinco maiores desastres da história da Terra (últimos 540 ma). Estes números são provavelmente, tendenciosos, mas eles têm o mérito de trazer à tona a crise do Permiano-Triásico como a que foi a mais devastador e a crise Cretáceo-Terciário a mais conhecida mas menos mortal. As sucessões das erupções vulcânicas, uma após a outra, eles teriam teve um impacto sobre a evolução da biodiversidade participando às extinções em massa?

Imagem: éons geológicos, de Hadeano para Fanerozóico, os últimos 540 milhões anos são a melhor datados. Crédito astronoo.