sexta-feira, fevereiro 26, 2016

Como os fósseis se formam a partir da madeira

Não são necessários milhões de anos
Como um tronco de árvore se transforma em madeira petrificada? Isso pode ocorrer por diversas formas e envolver substâncias químicas diferentes. Para que ocorra a petrificação, é necessário que a madeira seja capaz de interagir com a substância petrificante, fazendo-a precipitar a partir da solução aquosa. Entre as substâncias que possuem essa característica está a sílica (SiO2). Na verdade, não há uma molécula de SiO2. A sílica forma sólidos covalentes. Trata-se de uma cadeia ou rede de átomos de oxigênio e silício, unidos por ligações covalentes, na proporção de 1 átomo de silício para 2 átomos de oxigênio. O SiO2 é um dos principais constituintes da areia e pode formar sólidos como o quartzo, a calcedônia e as opalas.[1] A sílica é um sólido insolúvel em água com pH nas vizinhanças de 7 em temperaturas brandas. A bem da verdade, se pulverizarmos vidro (que é em grande parte SiO2) e aquecermos até a ebulição com água por cerca de uma hora, mais ou menos 1% da sílica do vidro será hidrolisada (reagirá com água) e passará para a solução aquosa. Isso faz parte de um dos experimentos de laboratório dos cursos de graduação para os quais leciono. Todavia, em soluções básicas (pH elevado), a sílica pode ser hidrolisada com mais facilidade e liberar quantidades razoáveis de íons silicato. De forma similar, em soluções ácidas, a hidrólise da sílica libera o ácido silícico, Si(OH)4.

Chamamos de silicificação a penetração e a fixação de sílica no material orgânico que servirá de base para a formação do fóssil. A silicificação é considerada por alguns autores como o processo individual mais importante na preservação de plantas no registro fóssil.[3] Embora alguns autores prefiram manter uma distinção entre silicificação e petrificação, neste artigo vamos usar os dois termos como sinônimos, como tem sido prática comum na literatura da área.

Acredita-se que o ácido silícico seja o principal responsável pela silicificação.[2] Os tecidos vasculares das plantas são compostos principalmente por holoceluloses (um grupo de sacarídeos que inclui a celulose) e por ligninas (polímeros complexos compostos de unidades de fenilpropano).[2] Tanto as holoceluloses quanto as ligninas possuem grupos hidroxila que podem formar ligações de hidrogênio com o ácido silícico.

No processo de petrificação, as moléculas de ácido silícico passam da solução aquosa para a superfície dos constituintes moleculares do tecido vascular da madeira (holoceluloses e ligninas). Na medida em que o ácido silícico vai se acumulando dentro da madeira, suas moléculas começam a se fundir. A continuação desse processo leva à formação de um filme de sílica ao redor das superfícies celulares, reproduzindo as características histológicas da madeira. Por causa disso, a petrificação por meio de sílica é capaz de preservar uma riqueza impressionante de detalhes não observáveis em outros tipos de fossilização.

Por que um pedaço de madeira não se fossiliza se for simplesmente enterrado no solo, pois a areia é formada principalmente por SiO2? A petrificação da madeira depende da existência de uma quantidade razoável de ácido silícico em solução. O ácido silícico, como vimos, é gerado a partir da sílica em meio ácido, e a maioria dos reservatórios naturais de água não é suficientemente ácida para hidrolisar uma quantidade apreciável de sílica.

É muito comum que madeira petrificada seja encontrada em regiões vulcânicas,[4] particularmente se uma erupção ocorreu na época em que a madeira foi soterrada.[5] Os vulcões fornecem três elementos fundamentais para o processo de petrificação. Primeiramente, em um ambiente catastrófico as chances de que a madeira seja soterrada rapidamente antes de se decompor são muito elevadas. A madeira precisa ser protegida contra a degradação para que as moléculas de ácido silícico tenham tempo o bastante para se infiltrar e se depositar em seu interior. Em segundo lugar, as cinzas vulcânicas são constituídas em sua maioria por SiO2.[6] Por fim, os vulcões são responsáveis pela produção de gases como o SO2 que, quando dissolvido em água, deixa o meio ácido gerando ácido sulfuroso (H2SO3) ou mesmo ácido sulfúrico (H2SO4).

Então os eventos são os seguintes: durante a erupção de um vulcão nas proximidades de fontes de água, plantas podem ser soterradas catastroficamente, sendo encobertas por sedimentos com grande quantidade de cinzas vulcânicas (fonte rica em SiO2). A água misturada aos sedimentos é ácida, sendo capaz de promover a liberação de ácido silícico para a solução. O ácido silícico, por sua vez, se fixa às holoceluloses e às ligninas da madeira por meio de ligações de hidrogênio. O acúmulo de ácido silício leva então à formação de um filme de sílica, como dissemos acima.

Mas quão rápido é esse processo? Fragmentos de madeira recuperados de cinzas vulcânicas de uma erupção em 1886 na Nova Zelândia estavam parcialmente petrificados apenas 90 anos após o soterramento.[2] Madeira de coníferas soterradas por cinzas vulcânicas na erupção histórica de 1885 do Monte Santa Helena apresentava petrificação incipiente após 102 anos do soterramento.[5]

Mas o resultado mais impressionante vem de um grupo de pesquisadores do Japão.[4] Eles observaram que em um certo lago de águas quentes, nas vizinhanças de um vulcão, eram frequentemente encontrados pedaços de madeira impregnadas com sílica. Esses pedaços de madeira caiam naturalmente das plantas nas vizinhanças do lago. Os pesquisadores notaram que a textura desse material era a mesma de madeira silicificada encontrada em regiões vulcânicas no registro geológico. Eles decidiram, então, conduzir um experimento muito interessante. Pedaços de madeira foram colocados no lago e monitorados ao longo de sete anos. O resultado foi surpreendente. Os pedaços que permaneceram por mais tempo imersos no lago tiveram próximo de 40% de sua massa silicificada. A conclusão dos autores é bastante significativa para a compreensão de como os fósseis se formam. Segundo eles, “madeira silicificada pode se formar, sob condições apropriadas, em períodos de tempo tão curtos quanto dezenas a centenas de anos”.[4] Um detalhe muito interessante desse trabalho é o fato de os autores citarem um artigo do geólogo australiano Andrew Snelling publicado na revista criacionista Creation.[7]

Vamos agora relacionar essas descobertas com a proposta criacionista do dilúvio bíblico. Segundo John D. Morris, “o período imediatamente anterior e pouco depois do dilúvio foi um tempo de imenso vulcanismo, marcado por extensivas erupções na medida em que os continentes se afastavam, as cadeias de montanha eram elevadas, e o fundo do oceano era rebaixado”.

“Considere os Basaltos do Rio Colúmbia, onde os depósitos vulcânicos cobrem mais de 100.000 milhas quadradas no estado de Washington e Oregon, com o basalto tendo até uma milha de espessura!”[8]

Vulcanismo intenso provê as condições perfeitas para a fossilização de plantas. É notável o fato de que encontramos florestas inteiras preservadas dessa maneira ao longo do registro fóssil.[3] Em outras palavras, a proposta catastrofista criacionista encontra-se completamente de acordo com o melhor conhecimento experimental de que dispomos. Além disso, a questão do tempo de fossilização também apoia a proposta criacionista. Nas palavras de Alkahane et al.,[4] madeira silicificada pode se formar em “períodos de tempo tão curtos quanto dezenas a centenas de anos”. Portanto, quando falamos de madeira petrificada, um modelo que apela para uma grande catástrofe ocorrida há poucos milhares de anos está em pleno acordo com os dados de que dispomos. Mais do que isso, a proposta catastrofista criacionista tem se mostrado capaz de explicar aspectos de diversas áreas do conhecimento que são passados por alto ou atribuídos a causas improváveis na visão evolucionista.

Se o processo de fossilização da madeira ocorreu há poucos milhares de anos, poderia ter restado alguma matéria orgânica residual? Essa matéria orgânica poderia ser datada por carbono-14? Esse será o assunto de um outro artigo.

(Dr. Rodrigo Meneghetti Pontes é professor adjunto do Departamento de Química da Universidade Estadual de Maringá e vice-presidente do Núcleo Maringaense da Sociedade Criacionista Brasileira [NUMAR-SCB]; Origem e Vida)

Referências: 
[1] G. Scurfield, E.R. Segnit, “Petrifaction of wood by silica minerals”, Sediment. Geol. 39 (1984) 149–167. doi:10.1016/0037-0738(84)90048-4. 
[2] R.F. Leo, E.S. “Barghoorn, Silicification of wood”, Harvard Univ. Bot. Mus. Leafl. 25 (1976) 1–47. http://www.biodiversitylibrary.org/item/31874 (accessed February 12, 2016). 
[3] C. Ballhaus, C.T. Gee, C. Bockrath, K. Greef, T. Mansfeldt, D. Rhede, “The silicification of trees in volcanic ash - An experimental study”, Geochim. Cosmochim. Acta. 84 (2012) 62–74. doi:10.1016/j.gca.2012.01.018. 
[4] H. Akahane, T. Furuno, H. Miyajima, T. Yoshikawa, S. Yamamoto, “Rapid wood silicification in hot spring water: an explanation of silicification of wood during the Earth’s history”, Sediment. Geol. 169 (2004) 219–228. doi:10.1016/j.sedgeo.2004.06.003. 
[5] A.L. Karowe, T.H. Jefferson,” Burial of trees by eruptions of Mount St Helens, Washington: implications for the interpretation of fossil forests”, Geol. Mag. 124 (2009) 191. doi:10.1017/S001675680001623X. 
[6] A.C. Sigleo, “Geochemistry of silicified wood and associated sediments, Petrified Forest National Park, Arizona”, Chem. Geol. 26 (1979) 151–163. doi:10.1016/0009-2541(79)90036-6. 
[7] A. Snelling, “Instant” petrified wood, Creation. 17 (1995) 38–40.
[8] J.D. Morris, The Global Flood: Unlocking Earth’s Geology Hystory (Edição para Kindle), Institute for Creation Research, Dallas, 2012.