A Terra já teve anéis? O mistério do halo de asteroide do Ordoviciano

Em setembro de 2024, uma equipe da Universidade Monash propôs que a Terra teve um sistema de anéis semelhante ao de Saturno durante o período Ordoviciano, por volta de 466 milhões de anos atrás. Veja o que as evidências mostram e o que não mostram.

Os cortadores de pedra da pedreira de Thorsberg, nas terras agrícolas suavemente onduladas do sul da Suécia, trabalham há mais de um século a mesma laje de calcário rosado de 470 milhões de anos. Eles cortam a rocha em ladrilhos de piso. Às vezes, embutido na laje como uma impressão digital pressionada na argila, aparece um meteorito: achatado, intemperizado, menor que um punho. Ao longo de duas décadas, os trabalhadores da pedreira retiraram mais de uma centena deles do Calcário de Komstad e os entregaram a Birger Schmitz, geólogo da Universidade de Lund que dedicou sua carreira aos meteoritos fósseis do Ordoviciano.

Schmitz dissolve as rochas em ácido. O que sobrevive é a cromita, um óxido de ferro e cromo, quase indestrutível, o esmalte dentário do cosmos. Ao microscópio, cada grão reluz num vermelho fosco, cor de chumbo. A química da cromita lhe conta, uma vez após outra, a mesma história: condrito L ordinário. Uma classe de meteoritos comum, suja e pobre em ferro, que hoje responde por cerca de um terço das quedas. Mas, no calcário depositado no Ordoviciano Médio, a cromita de condrito L é de duas a três ordens de magnitude mais abundante do que em qualquer outra rocha da Terra.

Há trinta anos, Schmitz e seus colegas defendem que essa é a assinatura química de uma única catástrofe no cinturão de asteroides. O artigo deles de 2019 na Science Advances a descreve sem rodeios: “a fragmentação do corpo parental dos condritos L (LCPB; diâmetro, ~150 km) no cinturão de asteroides, a maior fragmentação documentada nos últimos 3 bilhões de anos.” As idades de exposição aos raios cósmicos dos meteoritos suecos, medidas átomo por átomo por Philipp Heck, Matthias Meier e colegas, se concentram em apenas algumas centenas de milhares de anos. Isso é absurdamente curto para detritos do cinturão de asteroides. Os fragmentos de hoje costumam passar dezenas de milhões de anos à deriva no Sistema Solar interno, absorvendo raios cósmicos, antes de por acaso caírem. Essas rochas caíram quase no instante em que foram liberadas.

Essa anomalia está há uma geração na literatura, coçando em silêncio.

Em setembro de 2024, outro geólogo propôs outro culpado. Andrew Tomkins, cientista planetário e petrólogo da Universidade Monash, em Melbourne, vinha remoendo uma pergunta que não o deixava em paz. Por que, quando ele marcava as crateras do Ordoviciano em um globo reconstruído com as posições continentais do período, todas elas, sem exceção, ficavam sobre o equador ou perto dele?

Tomkins, com Erin Martin e Peter Cawood, todos da Escola de Terra, Atmosfera e Meio Ambiente da Monash, publicou a resposta na Earth and Planetary Science Letters, volume 646, artigo 118991, on-line em 12 de setembro de 2024. O artigo tem quinze páginas, quatro figuras e uma tabela suplementar. Ele argumenta, com a sintaxe cuidadosa de quem sabe que está dizendo algo extraordinário, que o corpo parental dos condritos L não precisou ser reduzido a pó por um impacto distante no cinturão de asteroides. Bastou que passasse à deriva, uma única vez, perto demais da Terra.

E então a Terra, por um breve período, usou anéis.

A anomalia: 21 crateras, um equador

O caso começa com uma lista.

Tomkins, Martin e Cawood compilaram todas as estruturas de impacto terrestres confirmadas cuja idade se sobrepõe ao chamado pico de impactos do Ordoviciano: o intervalo de ~40 milhões de anos, aproximadamente de 466 a 425 milhões de anos atrás, em que as crateras e a cromita meteorítica em calcários marinhos aumentam, ambas, em uma a duas ordens de magnitude. A lista é curta e bem conhecida da pequena comunidade de estratígrafos de impacto: 21 estruturas distribuídas por quatro continentes antigos.

No que hoje é a Suécia, a cratera de Lockne, de 458 milhões de anos, um impacto marinho preservado sob a floresta boreal de Jämtland, onde o embasamento cristalino desnudo e uma borda de ejecta de 50 metros repousam sobre o antigo peneplano, e sua companheira Målingen, formando o par Lockne–Målingen. Em outras partes da Suécia, Tvären, em Södermanland, Hummeln, em Småland, e Granby, em Uppland. Do outro lado do Báltico, na Estônia, Kärdla. Na Ucrânia, Ilyinets. Do outro lado do Atlântico, o Canadá oferece sete: Brent, em Ontário, Slate Islands, no lago Superior, Charlevoix, East Clearwater, Tunnunik, Pilot e La Moinerie. O interior dos Estados Unidos contribui com Decorah, em Iowa, Rock Elm, em Wisconsin, Calvin, em Michigan, Glasford, em Illinois, e Ames, em Oklahoma. E, no outback australiano, Lawn Hill.

Esse é o inventário completo. A tectônica de placas embaralhou esses lugares ao longo de meio bilhão de anos; hoje eles se espalham pelo Hemisfério Norte, de Estocolmo a Saskatchewan, além de um caso isolado em Queensland. Mas a rocha sob cada cratera registra onde ela estava quando o céu caiu.

A equipe da Monash submeteu cada local a seis reconstruções tectônicas independentes, incluindo o modelo MER21, para recuperar as paleolatitudes no momento do impacto. Todas as 21 crateras, em todos os modelos, caem a menos de 30 graus do equador do Ordoviciano. A maioria se concentra a menos de 20 graus.

A pergunta óbvia é se esse padrão apenas reflete onde a rocha sobreviveu. A crosta continental não está distribuída simetricamente por latitude, e não se pode encontrar uma cratera em um fundo oceânico que já foi subductado há muito tempo. Tomkins e Martin montaram um inventário em Sistema de Informação Geográfica de todos os crátons estáveis mais antigos que o meio do Ordoviciano, o Yilgarn, o Oeste Africano, o Slave, a Báltica, partes da plataforma siberiana, excluindo o terreno posteriormente soterrado por sedimentos, raspado pelo gelo, erodido ou deformado pela tectônica. O que sobrava, raciocinaram, era a área de superfície em que uma cratera poderia ainda ser lida.

Cerca de 70% dessa superfície ficava fora da faixa equatorial. Cerca de 30% ficava a menos de 30 graus do equador. Se os impactos de asteroides durante o Ordoviciano fossem sorteados ao acaso, vindos de qualquer direção do espaço, como acontece hoje, como aparecem na Lua, em Mercúrio, em Marte, então as crateras deveriam se distribuir onde quer que a crosta preservável esteja. Elas deveriam ser mais do que o dobro de comuns em latitudes mais altas do que perto do equador.

Nenhuma delas está.

A equipe da Monash aplicou um teste binomial. A probabilidade de sortear 21 crateras sucessivas que caiam todas dentro da faixa equatorial de 30% resulta em cerca de 4 × 10⁻⁸. No resumo para a reunião da Meteoritical Society de 2025, os autores reafirmam o resultado em linguagem simples: “Nosso cálculo de probabilidade binomial indica que é altamente improvável que a distribuição de crateras observada tenha sido produzida por bólidos em órbitas diretamente do cinturão de asteroides (de forma conservadora, a probabilidade é de 1 em 25 milhões).”

Tomkins, ao conversar com Taylor Nicioli, da CNN, em novembro de 2024, foi mais direto. “É estatisticamente incomum que apareçam 21 crateras todas relativamente próximas do equador. Isso não deveria acontecer. Elas deveriam estar distribuídas aleatoriamente.” Ele gosta da analogia de uma moeda de três lados: imagine que ela exista; a chance de tirar coroa 21 vezes seguidas é a chance de essa distribuição de crateras surgir por acaso.

Tomkins, escrevendo em nome próprio na The Conversation em 16 de setembro de 2024, foi cuidadoso, mas direto:

“Em circunstâncias normais, os asteroides que atingem a Terra podem cair em qualquer latitude, ao acaso, como vemos nas crateras da Lua, de Marte e de Mercúrio. Portanto, é extremamente improvável que todas as 21 crateras desse período se formassem perto do equador se não tivessem relação entre si.”

Há ainda mais uma ponta solta. Em um artigo de 2022 na Earth and Planetary Science Letters, Anthony Lagain e colegas compararam os registros de crateras de impacto da Terra, da Lua e de Marte ao longo dos últimos 600 milhões de anos. Eles encontraram o pico do Ordoviciano apenas na Terra. Como escreveram: “A ausência de tal sinal nos registros de crateras lunar e marciano levanta questões sobre o aumento qualitativo observado na Terra.” A própria leitura de Lagain era que a anomalia exclusiva da Terra é um viés de preservação — as crateras equatoriais do Ordoviciano por acaso sobrevivem melhor do que as polares, distorcendo o registro. Tomkins inverte a interpretação: não um viés de preservação, mas um anel real. Seja o que for que produziu o pico do Ordoviciano, não crivou de impactos o Sistema Solar interno. Apenas importunou o nosso planeta.

Este é o gancho empírico do qual pende toda a hipótese dos anéis. Todo o resto do artigo é uma tentativa de explicar essa probabilidade.

O pico de condrito L e um mistério silencioso no calcário sueco

A lista de crateras é uma das duas anomalias em que o artigo da Monash se apoia. A outra é a cromita.

No fim da década de 1980, Schmitz e seus colegas de Lund começaram a notar meteoritos fósseis no Calcário de Komstad, em Kinnekulle e em Thorsberg. Passaram a procurá-los de forma sistemática, dissolvendo quilo após quilo da mesma pedra rosada em ácido clorídrico e fluorídrico. O carbonato desapareceu. O que restou, peneirado do resíduo, foram grãos de cromita. Cada um era um sobrevivente do tamanho de um grão de areia do projétil que se vaporizara no impacto em uma bacia marinha situada a um terço do caminho em volta do oceano Iapetus.

A química era distintiva. A cromita dos condritos L tem uma proporção característica de titânio, vanádio, magnésio e zinco, diferente da cromita produzida no manto da Terra ou em outras classes de meteoritos. Em 2003, Schmitz pôde mostrar que o calcário sueco depositado há cerca de 466 a 467 milhões de anos continha de 100 a 1.000 vezes mais cromita condrítica L por quilo do que carbonatos marinhos mais jovens. O fluxo de poeira extraterrestre para a Terra disparou, se manteve e depois diminuiu muito lentamente.

Em 2017, Anders Lindskog e colegas de Lund refinaram a cronologia. A datação urânio-chumbo de alta precisão de zircões em uma camada de cinza vulcânica dentro do intervalo com meteoritos resultou em 467,50 ± 0,28 Ma; combinada com as idades de exposição aos raios cósmicos dos próprios meteoritos, datou a fragmentação do corpo parental dos condritos L em 468,0 ± 0,3 milhões de anos atrás. Uma reanálise de 2020 por Shiyong Liao e colegas, usando novos perfis de hélio-3 e datações adicionais de zircão, revisou a idade da fragmentação para um valor menor, 465,76 ± 0,30 Ma. O artigo de Tomkins adota o valor de Liao. A diferença de dois a três milhões de anos entre as cronologias de Lindskog e de Liao é um debate vivo na geocronologia do Ordoviciano Médio, não uma cronologia consolidada.

No quadro estabelecido, a origem foi uma colisão no cinturão de asteroides, um corpo parental de ~150 quilômetros rompido por outro asteroide, espalhando fragmentos em órbitas caóticas que foram vazando aos poucos para o Sistema Solar interno. Esse é o modelo que Schmitz e seus colaboradores (entre eles Heck, Meier, Alwmark, Bottke e outros) refinam há duas décadas. As idades de exposição aos raios cósmicos muito curtas dos meteoritos fósseis, de apenas algumas centenas de milhares a cerca de um milhão de anos, foram interpretadas como indicando que a Terra pegou a chuva inicial, antes de os fragmentos terem tempo de vagar.

Tomkins respeita tudo isso. Ele argumenta apenas que o local da colisão está errado.

Se um corpo se rompesse no cinturão principal, seus fragmentos chegariam à Terra em órbitas heliocêntricas inclinadas em relação à eclíptica, aproximadamente na mesma faixa do corpo original. Alguns chegariam em ângulo íngreme, outros em ângulo raso, mas, ao entrarem no poço gravitacional da Terra, suas inclinações se tornam aleatórias. Os detritos do cinturão de asteroides atingem a Terra, a Lua e Marte sem preferência de latitude. O registro de crateras lunar confirma isso, assim como o marciano. O resultado de Lagain et al. de 2022, sem pico do Ordoviciano na Lua nem em Marte, é, para Tomkins, a pista corroborante. O que quer que tenha produzido as crateras da Terra ficou confinado à vizinhança da Terra.

E há ainda Lockne. Em 2007, Carl Alwmark e Schmitz relataram, na Earth and Planetary Science Letters, mais de 75 grãos de cromita extraterrestre por quilo de brecha do fluxo de retorno da cratera do centro da Suécia. A composição da cromita vinculou o impactor, sem ambiguidade, à família dos condritos L. Trabalhos posteriores, isótopos de oxigênio na cromita, análises de gases nobres em grãos individuais, o confirmaram. Lockne é a única cratera do Ordoviciano na Terra cujo impactor foi identificado quimicamente. É um condrito L.

Se o projétil de Lockne é um condrito L, e a assinatura de cromita do pico de impactos é de condrito L, e todas as 21 crateras se agrupam no equador, então a história mais simples é um corpo de origem, um evento, um reservatório de detritos. A afirmação da equipe da Monash é que o reservatório estava em órbita ao redor da Terra.

O limite de Roche e a receita de um anel

Os anéis de um planeta não são algo exótico. São o resultado padrão sempre que um objeto autogravitante, uma lua, um cometa, um asteroide do tipo pilha de escombros, se aventura dentro de uma fronteira invisível chamada limite de Roche, em homenagem ao astrônomo francês do século XIX Édouard Roche, que o calculou pela primeira vez. Dentro dessa fronteira, o estiramento de maré causado pelo planeta supera a autogravidade do próprio corpo. O corpo se desfaz ao longo de seu eixo maior. Os pedaços, ainda se movendo aproximadamente na mesma órbita, se espalham em um disco equatorial achatado.

Para um asteroide sem coesão, do tipo pilha de escombros, que encontra a Terra, o limite de Roche externo fica a cerca de 15.800 quilômetros acima da superfície: bem dentro dos 35.786 quilômetros de altitude da órbita geoestacionária. Um corpo que vagueia por essa região com a trajetória errada não tem segunda chance.

Já vimos isso acontecer.

Em 7 de julho de 1992, o cometa Shoemaker–Levy 9 passou a pouco mais de 40.000 quilômetros acima do topo das nuvens de Júpiter, uma distância menor que o raio de 70.000 quilômetros do planeta, e foi fragmentado em pelo menos 21 pedaços. O cometa fragmentado foi descoberto em março do ano seguinte por Carolyn e Eugene Shoemaker e David Levy, em Palomar; a partir de maio de 1993, cálculos orbitais previram que a cadeia de núcleos atingiria Júpiter em julho de 1994. Atingiram mesmo, entre 16 e 22 de julho, chocando-se com o hemisfério sul a cerca de 60 quilômetros por segundo e deixando cicatrizes escuras na camada de nuvens maiores que a Grande Mancha Vermelha. O Telescópio Espacial Hubble e todos os instrumentos terrestres capazes de ver Júpiter acompanharam o fenômeno em tempo real.

O que o Shoemaker–Levy 9 demonstrou foi que um corpo de coesão interna modesta não precisa ser uma lua para se desfazer numa aproximação. Uma pilha de escombros, cascalho mantido por fracas ligações de tração, se fragmenta com facilidade. Hoje se acredita que a maioria dos asteroides maiores que algumas centenas de metros sejam pilhas de escombros. Eles são a refeição fácil das marés de um planeta.

Para Tomkins, o quadro é simples em linhas gerais. Um corpo parental, talvez já castigado por uma colisão anterior no cinturão, foi parar em uma órbita que cruza a da Terra. Sua inclinação, por qualquer razão, uma ressonância anterior com Júpiter, um encontro casual, era baixa. Em uma passagem, talvez há 466 milhões de anos, ele roçou o interior do limite de Roche da Terra. O cálculo da equipe, baseado no tamanho dos reservatórios de detritos necessários para sustentar o pico de impactos, sugere um diâmetro original de 10,5 a 12,5 quilômetros: grande o bastante para alimentar o sistema por dezenas de milhões de anos, pequeno o bastante para ser plausivelmente desintegrado em um único encontro.

O que se seguiu, nas palavras do próprio Tomkins na The Conversation:

“Quando um corpo pequeno (como um asteroide) passa perto de um corpo grande (como um planeta), ele é esticado pela gravidade. Se chegar perto o bastante (dentro de uma distância chamada limite de Roche), o corpo pequeno se partirá em muitos pedaços minúsculos e em um pequeno número de pedaços maiores. Todos esses fragmentos serão sacudidos e, aos poucos, evoluirão para um anel de detritos em órbita do equador do corpo maior. Com o tempo, o material do anel cairá sobre o corpo maior, onde os pedaços maiores formarão crateras de impacto. Essas crateras estarão localizadas perto do equador.”

A geometria equatorial decorre de um princípio da física que todo gigante gasoso do Sistema Solar também obedece. A Terra tem um bojo no equador porque gira. O bojo cria um gradiente no campo gravitacional que, ao longo de algumas órbitas, puxa qualquer anel inclinado em direção ao plano equatorial. Os anéis de Saturno, os de Júpiter, os de Urano e os de Netuno compartilham essa geometria. Um disco de detritos nascido de um asteroide desintegrado pelas marés teria se circularizado no plano equatorial em questão de milhares de anos.

A partir daí, o lento desgaste. As partículas de um anel de detritos trocam momento continuamente por meio de pequenas colisões e de ressonâncias com o Sol e a Lua. Algumas são arremessadas para fora e escapam. A maioria perde energia e migra para dentro. Ao atravessarem a alta atmosfera, sofrem ablação ou queimam. Os maiores fragmentos sobrevivem à entrada e abrem crateras na superfície, de preferência na crosta continental que estiver sob o equador naquele momento. A equipe da Monash estima que o anel persistiu por entre 20 e 40 milhões de anos até que o último resto tivesse caído.

Essa é a escala de tempo que combina tanto com a duração do pico de impactos do Ordoviciano quanto com o lento declínio da cromita de condrito L nos calcários marinhos. No enquadramento de Tomkins, o pico não é um fluxo vindo do cinturão de asteroides, mas uma chuva vinda de cima, material que ficou estacionado, brevemente em escalas de tempo geológicas, em órbita baixa da Terra.

O análogo marciano dá à hipótese mais um ponto de apoio. Segundo a NASA, Fobos, a lua marciana mais interna, está se aproximando de Marte em espiral a cerca de 1,8 centímetro por ano, aproximadamente seis pés por século. A maioria dos modelos situa sua desintegração no limite de Roche fluido em algum ponto entre 30 e 50 milhões de anos a partir de agora. O trabalho de 2017 de Andrew Hesselbrock e David Minton, da Purdue, argumentou que Marte pode já ter passado por três a sete iterações de lua–anel–lua ao longo de sua história; cada geração menor que a anterior; os detritos desses ciclos, chovendo sobre o equador marciano, explicariam enigmáticos depósitos sedimentares equatoriais que intrigam os geólogos de sondas orbitais.

Vincent Eke, professor associado do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, não participou do estudo da Monash, mas disse à CNN que o artigo “apresenta uma ideia agradável que reúne alguns mistérios”. Sobre o paralelo com Marte, acrescentou: “nos próximos 100 milhões de anos, mais ou menos, Marte deverá adquirir um sistema de anéis quando sua lua interna, Fobos, entrar em espiral dentro do raio de Roche rígido e for ela mesma despedaçada.”

Se Marte pode fazer isso, diz o argumento, a Terra também poderia.

Como seria uma Terra com anéis

Imagine-se de pé na orla do mar tropical raso que, há 460 milhões de anos, banhava o que hoje é Iowa. À sua volta, em água na altura da cintura, braquiópodes e crinoides filtram a correnteza. Recifes de estromatoporoides constroem o calcário que um dia será extraído em pedreiras para fazer cimento. Não há plantas terrestres de importância, apenas um fino feltro de musgos e hepáticas, talvez, nas desembocaduras dos rios. O céu está vazio de aves e insetos. Os maiores predadores da Terra são os euriptéridos, os escorpiões-marinhos, e os cefalópodes que cruzam a água aberta.

E, no alto, conforme a hora do dia, um arco.

O artigo da Monash não estima com precisão o brilho do anel; há parâmetros livres demais: tamanho das partículas, albedo, espessura do anel, profundidade óptica. Mas Tomkins, questionado por Taylor Nicioli, da CNN, sobre como a estrutura teria aparecido vista da superfície, deu uma resposta mais de jornalista do que de modelador:

“Se você estivesse do lado noturno da Terra olhando para cima, e a luz do sol estivesse iluminando os anéis, mas não você, isso provavelmente os tornaria bastante interessantes de ver, seria bastante espetacular.”

Em baixas latitudes equatoriais, o anel teria se estendido de horizonte a horizonte como um arco luminoso, mais brilhante quando iluminado pelo Sol e observado do lado noturno da Terra, uma geometria análoga à de um observador hipotético, no próprio planeta, vendo os anéis de Saturno. Mais perto do equador, os observadores teriam olhado ao longo do eixo maior do anel e visto uma faixa relativamente estreita passando sobre a cabeça. Deslocando-se em direção aos trópicos, a faixa teria se alargado e inclinado. Nos polos da Terra, o anel teria ficado inteiramente abaixo do horizonte.

A Lua, naquela época, estava um pouco mais próxima do que hoje e um pouco mais brilhante. O anel, com opacidade máxima, pode ter rivalizado com o brilho superficial da Lua cheia em regiões estreitas; em outros lugares, pode ter sido um véu tênue e estruturado. Os anéis de Saturno, vistos de telescópios na Terra, têm cerca de nove minutos de arco de extensão angular aparente, cerca de um terço do diâmetro da Lua. O hipotético anel da Terra no Ordoviciano, visto de dentro dele, teria abrangido dezenas de graus de céu.

Vale ser honesto. Nenhum organismo que pudesse ter olhado para cima entendia o que estava vendo. Não havia olhos capazes de resolver a estrutura do anel. Os trilobitas tinham olhos compostos com centenas de facetas, mas sua acuidade visual a qualquer distância além de poucos centímetros era baixa. Os olhos dos cefalópodes eram melhores, mas os cefalópodes eram, em sua maioria, criaturas da turva zona fótica. Qualquer que tenha sido o espetáculo que pairava sobre a Terra do Ordoviciano, ele foi encenado para uma plateia vazia.

Se ele preencheu o céu por dez milhões de anos ou por quarenta é uma das várias questões que o artigo deixa em aberto. O grupo de Tomkins trabalha agora com modeladores astrofísicos para delimitar a profundidade óptica e a duração do anel. O próximo passo, disse ele à Eos, é descobrir quão opaco o anel precisaria ser para realizar o trabalho climático que ele acredita que realizou.

A conexão com o resfriamento do Hirnantiano

É aqui que o artigo passa de um argumento geológico rigoroso para um terreno mais especulativo. O próprio Tomkins admite isso. A anomalia do agrupamento de crateras e a hipótese do anel estão firmemente ligadas. A ligação com o clima é sugestiva e explícita apenas como uma hipótese que vale a pena investigar.

O Ordoviciano Tardio foi frio. Não todo ele: a maior parte do Ordoviciano teve níveis de dióxido de carbono atmosférico de 8 a 20 vezes os pré-industriais e temperaturas da superfície do mar tropical de 32 a 37 °C, escaldantes pelos padrões modernos. O crescimento de mantos de gelo no Gondwana, o supercontinente do sul que então se estendia sobre o Polo Sul, pode ter começado já no Darriwiliano, por volta de 460 milhões de anos atrás, segundo o trabalho de modelagem do sistema terrestre de Alexandre Pohl, Yannick Donnadieu e colegas (2016, Paleoceanography). Mas o mergulho da Terra na glaciação profunda veio tarde. A Idade Hirnantiana, a última do Ordoviciano, datada pela Comissão Internacional de Estratigrafia em 445,2 ± 1,4 Ma a 443,8 ± 1,5 Ma, foi a onda de frio que acabou com tudo.

As simulações acopladas de clima e manto de gelo de Pohl e colegas mostram um único manto de gelo de escala continental estendendo-se pelo Gondwana no máximo glacial do Hirnantiano, a partir de um início glacial que eles situam já no meio do Darriwiliano. Seth Finnegan e coautores, usando paleotermometria de isótopos agrupados em carbonatos do Hirnantiano (Science, 2011), encontraram temperaturas do oceano tropical que esfriaram brevemente cerca de 5 °C e inferiram volumes de gelo que “provavelmente igualaram ou excederam os do último máximo glacial (Pleistoceno)”. O nível do mar caiu, segundo estimativas, de 80 a 100 metros, pois o gelo continental aprisionou água. O norte da África foi soterrado sob geleiras; os tilitos ainda são visíveis na Mauritânia e na Líbia.

E então a vida desabou.

A Extinção em Massa do Ordoviciano Tardio, convencionalmente abreviada como LOME, é a segunda maior das “Cinco Grandes” do Fanerozoico. Eliminou de 49 a 60% dos gêneros marinhos e quase 85% das espécies marinhas. A extinção tem dois pulsos, LOMEI-1 e LOMEI-2, o primeiro coincidindo com o início da glaciação do Hirnantiano, o segundo com seu término. Os fatores, o resfriamento, a anoxia marinha, talvez uma sequência de mudanças redox em pulsos, ainda são motivo de debate. Trabalhos recentes com isótopos de tálio de Nevin Kozik, Seth Young, Jeremy Owens e colegas (Science Advances, 2022, DOI 10.1126/sciadv.abn8345) mostram oscilações rápidas nos níveis de oxigênio marinho coincidentes com os colapsos de espécies. O resfriamento e a anoxia provavelmente atuaram em conjunto.

Por que o clima virou? Essa é a pergunta para a qual o artigo da Monash caminha na ponta dos pés. O CO₂ atmosférico estava alto. A atividade vulcânica, apesar de alegações anteriores, parece ter sido relativamente baixa no Hirnantiano. A maioria das explicações exige uma queda do CO₂ causada pelo intemperismo de silicatos à medida que o Gondwana derivava para zonas mais úmidas, ou pelo maior soterramento de carbono orgânico. Elas funcionam, mais ou menos, mas exigem que o clima esfrie primeiro; retroalimentações positivas então fazem o resfriamento disparar.

Um anel, sugere a equipe da Monash, poderia ter sido o empurrão inicial.

O mecanismo é simples em conceito. Um anel orbitando o equador da Terra projeta uma sombra. A inclinação axial da Terra, de cerca de 23,5 graus (a própria obliquidade do Ordoviciano é incerta em alguns graus), faz com que a sombra percorra a superfície ao longo das estações. No hemisfério em que é inverno, a sombra do anel cai mais fundo nos subtrópicos; no verão, ela recua. O efeito líquido anual, integrado sobre um anel totalmente opaco, seria uma queda significativa na radiação solar incidente nas latitudes médias, exatamente as latitudes em que os mantos de gelo do Gondwana estavam crescendo.

Tomkins, na The Conversation, teve o cuidado de assinalar que esse é o passo especulativo:

“O anel estaria em torno do equador. E, como o eixo da Terra é inclinado em relação à sua órbita ao redor do Sol, o anel teria sombreado partes da superfície da Terra. Esse sombreamento, por sua vez, pode ter causado um resfriamento global, já que menos luz solar chegava à superfície do planeta.”

E:

“Por volta de 465 milhões de anos atrás, nosso planeta começou a esfriar drasticamente. Há 445 milhões de anos, ele estava na Era Glacial do Hirnantiano, o período mais frio dos últimos meio bilhão de anos. Teria um anel sombreando a Terra sido o responsável por esse resfriamento extremo? O próximo passo em nossa investigação científica é criar modelos matemáticos de como os asteroides se desintegram e se dispersam, e de como o anel resultante evolui ao longo do tempo. Isso preparará o terreno para uma modelagem climática que explore quanto resfriamento poderia ser imposto por um anel desse tipo.”

Essa modelagem climática ainda não foi feita. Ninguém rodou um modelo de circulação geral com um anel equatorial opaco sob condições de contorno do Ordoviciano. Até que alguém o faça, a ligação com o Hirnantiano continua sendo uma hipótese aninhada dentro de outra hipótese. O anel também teria refletido luz solar para o hemisfério de verão, compensando em parte o sombreamento; se o efeito líquido esfria ou aquece, e em quanto, dependerá da profundidade óptica e de detalhes da retroalimentação das nuvens que são incertos até para a Terra moderna.

Ainda assim, a cronologia é sugestiva. O pico de condrito L começa por volta de 466 milhões de anos atrás. O resfriamento tropical se torna detectável no registro de proxies mais ou menos na mesma época, e se acelera. No Hirnantiano, o anel teria vinte milhões de anos e estaria se desfazendo, com seus últimos grandes fragmentos abrindo crateras na Laurentia equatorial e carregando de poeira a alta atmosfera. O sistema de anéis, na interpretação da Monash, estaria em sua fase de maior atividade climática bem quando o planeta entra em seu congelamento mais profundo.

Os céticos

Birger Schmitz, cujas três décadas de trabalho com meteoritos fósseis suecos fornecem grande parte do arcabouço empírico do artigo da Monash, não está convencido. Ele disse a James Woodford, da New Scientist, que o estudo é “uma ideia nova e criativa que explica algumas observações”. Depois, a ressalva: “Mas os dados ainda não são suficientes para dizer que a Terra de fato teve anéis.”

Schmitz identificou o teste. Se todas as 21 crateras foram produzidas por detritos de um único anel, então seus projéteis deveriam compartilhar uma química comum: a assinatura de condrito L estabelecida em Lockne, além de impressões digitais comparáveis de elementos-traço e isotópicas. Até agora, apenas o impactor de Lockne foi identificado. As outras vinte não foram caracterizadas. As brechas do fluxo de retorno de Tvären, Hummeln, Granby, Kärdla e Ilyinets foram estudadas de forma fragmentada, mas ainda não foram submetidas à análise sistemática de cromita e isótopos que o grupo de Schmitz desenvolveu para Lockne. Se um levantamento revelar que algumas das outras vinte crateras foram feitas por impactores que não são condritos L, um meteorito de ferro, um condrito H, um corpo carbonáceo do tipo CM, a história do anel único estará em apuros. O agrupamento de crateras poderia então refletir algo diferente de um reservatório unificado em desorbitação.

Um segundo teste de falseamento é paleomagnético. As paleolatitudes usadas no artigo da Monash derivam de reconstruções de tectônica de placas que, por sua vez, se baseiam em dados paleomagnéticos: a inclinação do magnetismo remanente em rochas antigas indica a latitude em que elas se formaram. Seis modelos diferentes dão resultados consistentes, mas as incertezas formais nas paleolatitudes individuais ainda são de vários graus. Novos dados paleomagnéticos em rochas diretamente associadas aos locais das crateras, os carbonatos hospedeiros de Lawn Hill, o fluxo de retorno de Lockne, poderiam refinar o quadro e, é concebível, empurrar uma ou mais crateras para fora da faixa equatorial. Isso não mataria a hipótese (vinte em vinte e uma ainda é anômalo), mas enfraqueceria sua força estatística.

Elizabeth Catlos, geóloga da Universidade do Texas em Austin, levantou à Eos uma preocupação mais conceitual. Ela observou que os dados “podem ser igualmente compatíveis com um único asteroide grande e fragmentado, com vários pedaços que por acaso caíram na Terra em momentos diferentes ao longo de um segmento do tempo do Ordoviciano”. Em outras palavras: o mesmo corpo parental, mas nenhum reservatório orbital. Os fragmentos simplesmente ficaram vagando pelo Sistema Solar interno em órbitas caóticas e foram caindo aos poucos. Isso não explicaria, à primeira vista, o agrupamento equatorial, as órbitas se tornam aleatórias ao entrar no poço gravitacional da Terra, mas mostra que o anel não é a única arquitetura capaz de produzir um padrão de impactos estendido no tempo a partir de um único corpo de origem.

Há também a questão do viés de amostragem. As 21 crateras são as que encontramos. Os continentes da Terra foram duramente castigados pela tectônica, pelo gelo e pela erosão. O cráton australiano, o Escudo Canadense, a Báltica e partes da Laurentia preservam bem as superfícies antigas; grande parte do sul do Gondwana, não. Se a preservação favorece sistematicamente paleolatitudes equatoriais por razões que não explicamos totalmente, uma interação sutil entre o ambiente deposicional e o clima tropical, talvez, então o agrupamento aparente pode ser em parte um artefato. A análise de SIG da equipe da Monash tenta controlar isso, excluindo o terreno posteriormente soterrado, erodido ou deformado, mas os próprios critérios de exclusão são escolhas.

Aaron Cavosie, especialista em crateras de impacto da Universidade Curtin, em Perth, foi mais entusiasta quando falou à New Scientist. “É uma fusão brilhante do registro sedimentar de detritos de meteoritos, do registro de crateras de impacto do Ordoviciano, da paleogeografia e da dinâmica do Sistema Solar”, disse ele. Cavosie observou que o cenário do disco poderia explicar ao mesmo tempo a duração de 40 milhões de anos do pico de impactos, a cromita sedimentar e a distribuição equatorial das crateras: uma explicação única para os três fenômenos, em vez de três coincidências independentes.

Esse, no fim das contas, é o apelo mais profundo do argumento: um único tronco causal do qual crescem três ramos. Hipóteses de evento único são sedutoras justamente por serem econômicas. Também têm mais chance de estar erradas, porque a natureza raramente é tão arrumada. A cautela de Schmitz é a correta. A hipótese é uma boa explicação, ainda não um fato demonstrado.

O que resolveria a questão

O que transformaria essa história de uma hipótese impressionante em algo que se possa chamar de estabelecido? Três coisas, mais ou menos nesta ordem.

Primeiro, um levantamento geoquímico sistemático dos projéteis de impacto nas outras 20 crateras. A tecnologia existe. Alwmark, Schmitz, Heck e seus colegas mostram há duas décadas como extrair cromita de depósitos de fluxo de retorno, medir elementos-traço, realizar análises de isótopos de oxigênio em grãos individuais e extrair gases nobres da cromita por aquecimento em etapas. O trabalho é paciente e lento. Mas os testemunhos de sondagem e as amostras existem; os protocolos são padronizados. Se, dentro de uma década, doze ou quinze das outras crateras do Ordoviciano fornecerem cromita de condrito L, e nenhuma delas fornecer impactores claramente diferentes, a hipótese do anel se fortalece. Se até três ou quatro mostrarem uma química diferente, ela se enfraquece bastante.

Segundo, um modelo paleoclimático. Um modelo de circulação geral, CESM, IPSL, HadCM3, qualquer uma das ferramentas padrão, rodado com condições de contorno do Ordoviciano, com um anel equatorial opaco imposto como uma camada de sombreamento no topo da atmosfera, nos diria se um sombreamento da magnitude imaginada por Tomkins pode plausivelmente provocar um resfriamento da magnitude inferida por Pohl, Finnegan e outros. A simulação precisa incluir a opacidade do anel, o espalhamento, a assimetria hemisférica decorrente da inclinação axial e as retroalimentações por meio do gelo marinho e da circulação oceânica. É um projeto considerável. Ainda não foi feito.

Terceiro, mais crateras. A lista conhecida de 21 não está fechada. A cada poucos anos surge uma nova estrutura de impacto do Ordoviciano: Decorah só foi confirmada em 2013, e a idade ordoviciana de Lawn Hill só em 2016. Estruturas de impacto antigas, soterradas ou marinhas com a idade certa poderiam ser acrescentadas e, se caírem de forma consistente dentro da faixa equatorial, o argumento estatístico se fortalece. Se novas aparecerem em paleolatitudes altas, o argumento se enfraquece. De um jeito ou de outro, o conjunto de dados não é estático.

O que Tomkins, Martin e Cawood fizeram é razoavelmente restrito. Eles não alegaram provar que a Terra teve um anel. Alegaram que 21 crateras do Ordoviciano se agrupam no equador com uma probabilidade de uma em 25 milhões sob a hipótese nula, que uma desintegração por maré perto da Terra explica esse agrupamento de forma parcimoniosa e que um anel desse tipo seria consistente com a estranheza climática que encerra o período, e talvez até causalmente anterior a ela. Cada elo da cadeia é testável. Nenhum foi rompido até agora.

Schmitz, por sua vez, continua extraindo grãos de cromita do calcário sueco. Na pedreira de Thorsberg, as lajes sobem no mesmo ritmo lento dos últimos vinte anos. Em algum lugar de um daqueles ladrilhos, talvez, há um grão que veio não de uma longa queda através do cinturão de asteroides, mas de uma breve estada em um anel acima do equador do Ordoviciano: o último de um halo breve e brilhante que nada vivo jamais viu de verdade.

A Terra talvez tenha usado joias um dia. Isso já não é absurdo.

Perguntas frequentes

A Terra já teve anéis como os de Saturno?

Talvez tenha. Em setembro de 2024, os geólogos Andrew Tomkins, Erin Martin e Peter Cawood, da Universidade Monash, publicaram um estudo revisado por pares na Earth and Planetary Science Letters argumentando que a Terra provavelmente teve um sistema de anéis temporário por volta de 466 milhões de anos atrás. A hipótese continua sendo uma hipótese, ainda não um consenso científico, mas explica várias características intrigantes do registro geológico de forma mais limpa do que as explicações alternativas.

Quando teria existido o sistema de anéis proposto para a Terra?

A equipe da Monash situa a formação do anel há aproximadamente 466 milhões de anos, durante o Ordoviciano Médio. Eles estimam que o anel persistiu por entre 20 e 40 milhões de anos antes de seus detritos terminarem de cair sobre a superfície da Terra. Isso situa a vida útil do anel, em linhas gerais, entre 466 e cerca de 430 a 425 milhões de anos atrás, sobrepondo-se à glaciação e à extinção em massa do final do Ordoviciano.

Por que os cientistas acham que a Terra teve um anel?

Duas anomalias, tomadas em conjunto. Primeiro, todas as 21 crateras de impacto conhecidas do pico de impactos do Ordoviciano ficam a menos de 30 graus do paleoequador, embora cerca de 70% da crosta adequada na época estivesse em latitudes mais altas; a probabilidade de esse padrão ocorrer ao acaso é de cerca de uma em 25 milhões. Segundo, as idades de exposição aos raios cósmicos dos meteoritos fósseis do calcário sueco de meados do Ordoviciano são excepcionalmente curtas, de apenas algumas centenas de milhares de anos, o que é consistente com material que estivera estacionado em órbita próxima da Terra, e não à deriva vindo do cinturão de asteroides por dezenas de milhões de anos. A ruptura de um asteroide do tipo pilha de escombros ao passar pelo limite de Roche produziria as duas assinaturas. O fato de o pico de impactos do Ordoviciano aparecer apenas na Terra, e não na Lua ou em Marte, segundo Lagain et al. 2022, aponta na mesma direção.

O anel causou a era glacial do Hirnantiano?

Pode ter ajudado, mas essa parte da história é especulativa. Tomkins e colegas observam que um anel orbitando o equador da Terra teria projetado uma sombra que, combinada com a inclinação axial da Terra, teria sombreado as latitudes médias de forma sazonal. Esse sombreamento poderia ter ajudado a desencadear um resfriamento que, uma vez iniciado, teria sido amplificado pela retroalimentação gelo-albedo e pela queda do CO₂, culminando na glaciação do Hirnantiano, de 445,2 a 443,8 milhões de anos atrás. Nenhum modelo de circulação geral testou ainda essa ideia de forma quantitativa, e a ligação com o clima é a parte mais incerta da hipótese.

A Terra poderia ganhar anéis de novo?

Em princípio, sim, mas apenas em circunstâncias extraordinárias. Um asteroide do tipo pilha de escombros teria de passar dentro do limite de Roche da Terra (cerca de 15.800 quilômetros acima da superfície) em uma trajetória rasa o bastante para ser capturado, em vez de passar direto ou se chocar diretamente contra o planeta. Essa é uma janela orbital estreita, e Tomkins estima que um evento assim provavelmente aconteça apenas uma vez a cada várias centenas de milhões de anos para um planeta como a Terra. Para comparação, Marte está em um relógio muito mais curto: sua lua interna, Fobos, está se aproximando em espiral a cerca de 1,8 centímetro por ano e provavelmente cruzará o limite de Roche marciano e formará um sistema de anéis nos próximos 50 a 100 milhões de anos.

Os cientistas aceitam a hipótese do anel da Terra?

Ela é levada a sério, mas ainda não está estabelecida. Especialistas como Birger Schmitz, da Universidade de Lund, cujo próprio trabalho com meteoritos fósseis fornece dados essenciais, chamaram a ideia de “nova e criativa”, mas alertaram que os dados ainda não são suficientes. Os testes decisivos serão geoquímicos: confirmar que os impactores da maioria ou de todas as 21 crateras do Ordoviciano compartilham uma assinatura de condrito L, como acontece em Lockne. Até que esse levantamento sistemático seja concluído, a hipótese do anel continua sendo uma conjectura forte e falseável, e não um caso encerrado.