Acompanhando o tempo com zircões

CRÉDITO: JOHN VALLEY / UNIVERSIDADE DE WISCONSIN-MADISON

Este fragmento de um cristal de zircão extraído de um afloramento na remota região de Jack Hills, na Austrália Ocidental, tem 4,4 bilhões de anos. As impurezas dentro de tais cristais permitem aos cientistas determinar a sua idade e, portanto, o momento de todos os tipos de desenvolvimentos geológicos.

Os cristais do mineral zircão são robustos o suficiente para sobreviver aos eventos geológicos mais violentos. As impurezas dentro deles fornecem uma cápsula do tempo da história planetária.

Por Cypress Hansen 14/04/2021

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Os diamantes podem ser as pedras preciosas mais duras, mas são os zircões que duram para sempre. Estas pedras de dezembro são tão duráveis ​​que representam o material mais antigo conhecido da Terra: alguns zircões da Austrália datam de há mais de 4 mil milhões de anos.

Mas os zircões não são apenas velhos. Tal como os anéis das árvores, podem registar o tempo, revelando a idade das rochas que os rodeiam e os processos geológicos que testemunharam. Graças aos zircões, os investigadores podem contar as histórias de origem dos planetas, inferir quando os continentes surgiram dos oceanos e talvez até descobrir minerais preciosos abaixo da superfície da Terra.

“A quantidade que sabemos sobre a Terra sem a ajuda dos zircões é muito, muito pequena”, diz Jesse Reimink, geólogo que estuda os cristais na Universidade Estadual da Pensilvânia.

O mineral zircão se forma quando os elementos zircônio, silício e oxigênio cristalizam em magma ou rocha metamórfica. Com o tempo, o aquecimento e o resfriamento repetidos adicionam camadas externas ao cristal, como sucessivas camadas de tinta. Os átomos de alguns elementos, como o urânio, são semelhantes o suficiente aos átomos de zircônio para que possam ocupar seu lugar na estrutura cristalina. Se esses átomos forem radioativos, eles se converterão lentamente em outro elemento – como o chumbo – através do previsível processo de decaimento radioativo.

Quando isso acontece, o cristal se transforma em um relógio. Ao explodir cristais de zircão com lasers ou dissolvê-los com ácido e depois medir as proporções urânio-chumbo, por exemplo, os cientistas podem estimar o momento de eventos geológicos antigos com uma precisão impressionante.

O zircão “é o mineral perfeito para o sistema de decaimento do urânio-chumbo”, diz Reimink, “e o sistema de decaimento do urânio-chumbo é como um presente de Deus para a geocronologia”.

E como os zircões são extremamente resistentes ao derretimento, à fissuração ou à erosão, permitem aos investigadores datar alguns dos eventos mais antigos do planeta.

“A pesquisa com zircão é o horizonte no qual podemos fazer descobertas sobre a Terra primitiva”, diz a geoquímica Beth Ann Bell, da UCLA. “Faz parte de tentar entender de onde viemos.”

Cristais de zircão se formam em magma ou rocha metamórfica e crescem novas camadas em rocha líquida ou quase líquida. Elementos que possuem formas naturalmente radioativas podem ser incorporados à estrutura cristalina à medida que ela cresce. Com o tempo, estes elementos, como o urânio mostrado aqui, decaem em elementos filhos a uma taxa previsível, proporcionando aos cientistas um “relógio” com o qual podem datar os processos geológicos experimentados pelo cristal de zircão.

Os zircões têm aproximadamente o tamanho de um grão de areia e os pesquisadores muitas vezes precisam coletar, esmagar e peneirar vários quilogramas de rocha para obter uma amostra de bom tamanho. Mas com a tecnologia laser melhorada e instrumentos analíticos mais sensíveis, a datação do zircão está a tornar-se mais fácil e precisa – o que significa que os cientistas podem extrair mais informações de menos cristais. “O campo está a evoluir muito rapidamente”, diz Martin Bizzarro, cientista planetário da Universidade de Copenhaga. “As pessoas estão ultrapassando os limites para analisar amostras cada vez menores com a mais alta precisão.”

Aqui está um pouco do que os cientistas estão aprendendo com esses minúsculos relógios.