Stromatólitos na cratera de impacto de Hapcheon: 42,300 anos e pistas para Marte

Há cerca de 42,000 anos, um asteróide embateu no território que hoje corresponde à Coreia do Sul. O choque abriu uma depressão em forma de taça, fragmentou a rocha-mãe e libertou calor suficiente para fundir rocha e sobreaquecer águas subterrâneas durante milhares de anos.

Com o tempo, a água começou a acumular-se no interior da cratera. Formou-se um lago e, nesse lago - alimentado por fluidos hidrotermais ricos em minerais que ascendiam a partir do subsolo - a vida instalou-se de forma discreta.

Investigadores do Instituto Coreano de Geociências e Recursos Minerais (KIGRAM) reuniram agora evidência directa desse processo.

A equipa identificou stromatólitos, estruturas estratificadas e em forma de cúpula construídas por comunidades microbianas produtoras de oxigénio, ao longo da antiga linha de costa do lago de cratera.

É a primeira vez que se encontram stromatólitos num lago hidrotermal formado após um impacto. As implicações são relevantes - tanto para a forma como interpretamos a oxigenação da Terra primitiva como para o que poderá valer a pena procurar em Marte.

Stromatólitos moldaram a Terra primitiva

À primeira vista, os stromatólitos parecem rochas irregulares e laminadas. No entanto, estão entre os objectos biológicos mais importantes do planeta, por registarem o que ficou das comunidades que produziram o primeiro oxigénio na Terra.

Estas estruturas são construídas por comunidades microbianas - com destaque para as cianobactérias - que crescem em películas sucessivas, retendo sedimentos e promovendo a precipitação de minerais à medida que se expandem para fora e para cima.

Os exemplares mais antigos conhecidos têm cerca de 3.5 mil milhões de anos.

Num sentido literal, são os fósseis de vida mais antigos que reconhecemos. E continuam a existir na actualidade, mas praticamente apenas em ambientes tão extremos que os animais não conseguem pastar com facilidade os tapetes microbianos que os formam - lagos hipersalinos, nascentes termais e baías costeiras isoladas.

Por isso, a sua presença numa cratera na Coreia do Sul não era esperada. E o que a equipa percebeu ao analisá-los em detalhe foi ainda mais surpreendente.

Local da cratera de impacto de Hapcheon

O local de impacto de Hapcheon - uma depressão em forma de taça na província de Gyeongnam do Sul, na Coreia do Sul - só foi confirmado como cratera de impacto de asteróide em 2021, num estudo anterior do mesmo grupo de investigação.

O novo trabalho avança a partir dessa base ao refinar com maior precisão a cronologia do evento.

A datação por radiocarbono de fragmentos de carvão vegetal enterrados em profundidade nas camadas de rocha fracturada (entre 100 e 140 metros, equivalente a 328–459 pés) aponta para um impacto ocorrido há aproximadamente 42,300 anos.

Depois da colisão, a cratera foi-se enchendo gradualmente com água subterrânea e água da chuva. O calor deixado pela rocha fundida gerada pelo impacto manteve a água quente e quimicamente activa durante um período prolongado.

Este comportamento está bem documentado em crateras de impacto: o calor residual pode sustentar circulação hidrotermal durante um intervalo extraordinariamente longo.

A cratera de Ries, na Alemanha, por exemplo, apresenta sinais de actividade hidrotermal que se manteve por cerca de 250,000 anos após a sua formação. Em Hapcheon, os dados sugerem que o sistema permaneceu activo durante, pelo menos, 27,000 anos.

É tempo suficiente para existir ali um lago quente, protegido e rico em minerais - e, como se verificou, tempo suficiente para a vida o colonizar e construir algo duradouro.

Registo oculto de vida microbiana

Os investigadores localizaram mais de 20 stromatólitos ao longo da margem interior noroeste da cratera, soterrados em depósitos lamacentos de cascalho que assinalam o que terão sido antigas linhas de costa do lago.

Foi ainda identificado um segundo conjunto com mais dois stromatólitos, numa vala seca próxima.

As estruturas mediam entre 5 e 20 centímetros de diâmetro (equivalente a 2–8 polegadas) e, ao microscópio, exibiam a microestrutura em bandas típica dos stromatólitos.

Eram compostas por laminações finas e onduladas com 10 a 100 micrómetros de espessura, com o padrão característico de alternância entre matéria orgânica e camadas minerais associado ao crescimento de tapetes microbianos.

Ainda assim, o indício mais decisivo surgiu da química.

Geoquímica revela uma história escondida

A equipa submeteu os stromatólitos a uma análise geoquímica abrangente.

O conjunto de técnicas incluiu identificação de elementos de terras raras e isótopos de ósmio, além de datação por radiocarbono, espectroscopia de Raman e microanálise por sonda electrónica. Cada método acrescentou uma peça essencial ao quadro.

Os dados de elementos de terras raras revelaram um sinal particularmente marcante: um enriquecimento pronunciado de európio nos stromatólitos, algo que os geoquímicos reconhecem como indicador de fluidos hidrotermais de alta temperatura.

Em condições hidrotermais, o európio comporta-se de forma diferente dos restantes elementos de terras raras. Torna-se mais solúvel e tende a concentrar-se nos minerais que precipitam a partir de água quente.

O sinal de európio era mais intenso nas camadas mais internas - as mais antigas - e diminuía progressivamente em direcção às camadas externas.

Em termos químicos, esse gradiente regista o arrefecimento gradual do sistema hidrotermal, à medida que a energia do impacto se dissipou ao longo de milhares de anos.

Micróbios preservaram o registo do impacto

Os isótopos de ósmio contaram outra parte da história - desta vez, sobre o próprio asteróide.

Os stromatólitos apresentaram rácios isotópicos de ósmio significativamente mais baixos do que os da rocha-mãe envolvente, uma assinatura compatível com contaminação meteórica.

O asteróide que abriu a cratera deixou uma impressão digital química nas rochas que fragmentou e, mais tarde, os microrganismos que colonizaram essas rochas incorporaram essa marca nas estruturas que construíram.

A análise estimou que os stromatólitos continham cerca de 0.02% de material meteórico - um valor diminuto, mas real e quantificável.

Por fim, a datação por radiocarbono dos depósitos de brecha de impacto situou o evento em cerca de 42,300 anos.

Os próprios stromatólitos parecem ter crescido algures entre aproximadamente 7,000 e 30,000 anos atrás - muito depois do impacto - durante a fase activa do lago hidrotermal.

Impactos de asteróides e oxigénio

Entre cerca de 4.1 e 2.5 mil milhões de anos atrás, a Terra foi atingida por asteróides a ritmos muito superiores aos actuais.

A superfície do planeta ficou marcada por crateras de impacto, muitas das quais se terão enchido de água e sido alimentadas por calor hidrotermal residual.

Cada uma teria criado um ambiente quente, abrigado e quimicamente distinto, potencialmente favorável à vida microbiana.

Os cientistas já sabem que os stromatólitos funcionaram como fábricas locais de oxigénio, os chamados oásis de oxigénio.

Surgiram centenas de milhões de anos antes de o oxigénio atmosférico aumentar para níveis relevantes durante o Grande Evento de Oxidação, há cerca de 2.4 mil milhões de anos.

Investigação recente mostrou que stromatólitos de água doce em lagos sul-africanos produziram oxigénio 2.7 mil milhões de anos antes da acumulação global de oxigénio.

As novas observações levantam a hipótese de as crateras de impacto terem estado entre os mais importantes desses oásis iniciais e de poderem ter desempenhado um papel sistemático na oxigenação do planeta.

Impactos de asteróides em Marte, oxigénio e vida?

O Marte primitivo também foi bombardeado por asteróides e teve água.

As crateras de impacto em Marte, nessa fase inicial, teriam criado condições amplamente semelhantes às observadas em Hapcheon. É provável que tenham dado origem a lagos hidrotermais quentes e ricos em minerais.

Se a vida alguma vez se iniciou em Marte, os lagos de cratera estão entre os locais mais plausíveis onde isso poderia ter acontecido.

A descoberta em Hapcheon acrescenta a essa ideia algo que antes lhe faltava: um exemplo real e documentado de um lago hidrotermal gerado por impacto onde, de facto, se desenvolveram estruturas microbianas complexas.

Isso torna as crateras de impacto marcianas não apenas geologia interessante, mas um alvo específico e bem fundamentado na procura de sinais de vida passada.