Introdução
O verniz do deserto é um revestimento escuro, fino como papel, de óxidos de manganês e de ferro ligados a argila trazida pelo vento, que se forma em superfícies rochosas estáveis nos desertos ao longo de centenas a milhares de anos. Raramente é mais espesso que um fio de cabelo humano, cresce mais devagar do que quase tudo na Terra e, durante dois séculos, ninguém soube explicar por que ele concentra tanto manganês. Em 2021, uma equipe do Caltech apresentou a melhor resposta até agora: o verniz é o resíduo químico da vida microbiana agarrada às superfícies mais inóspitas do deserto. Os mesmos minerais estão agora aparecendo em Marte, e é por isso que uma mancha que se poderia raspar com a unha foi parar no centro da busca por vida além da Terra.
Um lustro preto nas rochas da Bahia, 1832
No fim de fevereiro de 1832, um naturalista de 23 anos chamado Charles Darwin desembarcou na Bahia, no litoral do Brasil. O HMS Beagle estava no mar havia dois meses. Darwin estava arrebatado pela floresta tropical e encheu o diário de borboletas e raízes emaranhadas, mas, numa ponta rochosa onde um pequeno riacho desembocava no mar, algo mais estranho lhe chamou a atenção. As rochas eram pretas. Não o cinza da rocha intemperizada, nem cobertas de liquens, mas lustrosas, como se alguém as tivesse esfregado com grafita.
Ele tinha lido sobre aquilo. Alexander von Humboldt, o explorador cujos escritos tinham, desde o início, atraído Darwin para a história natural, havia descrito algo parecido três décadas antes, nos grandes rios da América do Sul. O que Darwin viu na Bahia era o primo marrom, rico em ferro, daquele revestimento; a versão preta como azeviche, de manganês, pertencia às cataratas fluviais de Humboldt. Ele registrou as duas com a precisão que marcaria o resto de sua vida:
“Nas cataratas dos grandes rios Orinoco, Nilo e Congo, as rochas sieníticas são recobertas por uma substância preta, que dá a impressão de terem sido polidas com plumbago. A camada é de extrema finura; e, pela análise de Berzelius, verificou-se que consiste em óxidos de manganês e de ferro. No Orinoco ela ocorre nas rochas periodicamente lavadas pelas cheias, e apenas nos trechos em que a correnteza é rápida; ou, como dizem os indígenas, ‘as rochas são pretas onde as águas são brancas’.”
Charles Darwin, Journal of Researches (publicado mais tarde como The Voyage of the Beagle), 1839
Plumbago é um termo antigo para grafita. O químico sueco Jöns Jacob Berzelius, um dos fundadores da química moderna, tinha feito a análise e encontrado manganês e ferro. Isso já estava estabelecido na década de 1830. O que não estava estabelecido, e só seria resolvido 190 anos depois, era a pergunta óbvia que vinha a seguir: como aquilo foi parar ali? O manganês não é um elemento comum. Algo o estava concentrando na superfície daquelas rochas, numa película tão fina que parecia quase imaterial, e esse algo se recusava a se explicar.
Esse dito indígena que Darwin registrou, as rochas são pretas onde as águas são brancas, revela-se uma observação de campo certeira. O revestimento escuro se concentra exatamente onde a rocha é respingada, molhada e seca de novo, repetidamente. Águas brancas significam borrifos; borrifos significam um ciclo de molhado e seco; e esse ciclo, pensamos hoje, é precisamente o ritmo que a vida sobre uma rocha nua aprende a suportar. As pessoas que gravaram suas histórias nessas superfícies tinham lido a rocha corretamente muito antes de qualquer químico.
O que é o verniz do deserto e quão fino ele realmente é?
Fique em qualquer paisagem árida da Terra, o Mojave, o Atacama, o Negev, os cânions do sudoeste americano, e você o verá: paredes de rocha manchadas de marrom a preto-azulado, às vezes riscadas em cortinas verticais onde a água escorreu por um penhasco, às vezes cobrindo todo um pavimento desértico de seixos até o chão parecer laqueado. Esse é o verniz do deserto, também chamado de verniz de rocha. Os dois termos significam a mesma coisa; “verniz de rocha” é o termo que a maioria dos geólogos prefere hoje, porque o revestimento não se restringe aos desertos.
O primeiro fato surpreendente sobre o verniz do deserto é quão pouco dele há. O revestimento varia de cerca de um micrômetro de espessura, um centésimo da largura de um fio de cabelo humano, até algumas dezenas ou, no máximo, poucas centenas de micrômetros. Raramente passa de 200 micrômetros, aproximadamente a espessura de duas folhas de papel, mesmo depois de dezenas de milhares de anos. Você não está diante de uma crosta espessa. Está diante de uma mancha.
O segundo fato surpreendente é aquilo de que ele é feito. Embora seja definido por sua escuridão, e essa escuridão venha dos óxidos de manganês e de ferro, a maior parte do verniz do deserto não é, de modo algum, óxido metálico. É argila. Normalmente mais da metade do revestimento, muitas vezes cerca de 70%, é de minerais de argila, com cerca de 30% de óxidos de manganês e de ferro e um punhado de mais de uma dúzia de elementos-traço e elementos terras raras (Potter & Rossman, Science, 1977). As proporções exatas variam de amostra para amostra. A argila é, em sua maior parte, poeira trazida pelo vento, grudada na rocha e cimentada no lugar. O verniz, em outras palavras, é construído em boa parte com material que não veio da rocha que está por baixo. É algo que o deserto monta na superfície, a partir de poeira, de ar e de uma quantidade ínfima de metal.
Ele se forma em quase qualquer coisa, desde que a superfície fique parada. Arenito, calcário, basalto, granito: o U.S. National Park Service observa que o verniz do deserto “pode se formar em qualquer tipo de rocha que ofereça superfícies estáveis”. Estabilidade é a palavra-chave. Uma superfície que está sempre se descamando, se erodindo ou rolando nunca acumula verniz, porque o revestimento é raspado tão depressa quanto se forma. O verniz mais escuro e mais maduro é encontrado em rochas que ficaram intocadas por milênios. É exatamente isso que o torna útil, e exatamente isso que o torna lento.
Mais uma coisa sobre essa composição exigiu microscopia precisa para ser vista, e ela muda por completo a imagem que fazemos do revestimento. O manganês e o ferro do verniz do deserto não estão espalhados de modo uniforme pelo revestimento. Eles se concentram nas lâminas ricas em manganês e ficam ligados às superfícies das próprias plaquetas de argila. A argila faz mais do que dar volume à película: ela oferece uma vasta área de superfície sobre a qual os óxidos metálicos podem nuclear e crescer, e mantém fisicamente a estrutura unida à medida que ela se acumula, camada sobre camada microscópica. Tire o romantismo do lustro escuro e o que resta, mecanicamente, é poeira trazida pelo vento cimentada à rocha por óxidos metálicos, com o metal organizado em faixas separadas por alguns micrômetros. A descrição de trabalho que o geólogo faz do verniz como uma espécie de fino “microssolo” da superfície do deserto é adequada: é uma interface de vida e morte entre rocha, poeira, água e ar.
Esse bandamento não é enfeite. Cortado e visto em seção transversal, o verniz maduro mostra camadas alternadas: faixas mais escuras, mais ricas em manganês, e outras mais claras, mais alaranjadas, ricas em ferro e argila. As camadas parecem registrar oscilações do clima: lâminas mais pretas, carregadas de manganês, formando-se em intervalos mais úmidos, e lâminas mais alaranjadas em intervalos mais secos. O padrão se parece, para mais de um pesquisador que o examinou ao microscópio, de modo perturbador, com um código de barras. Esse código de barras é a base de um dos métodos de datação que veremos adiante, e é também um argumento discreto de que o verniz registra o ambiente à sua volta enquanto cresce, e não apenas se acumula ao acaso.
O que dá a partida ao revestimento? A matéria-prima preferida é a poeira atmosférica. Partículas finas de argila se depositam do ar sobre uma superfície estável; os raros umedecimentos que uma rocha do deserto recebe, orvalho, neblina, a chuva ocasional, os borrifos das cataratas de Darwin, mobilizam quantidades minúsculas de manganês e de ferro; e, quando a superfície seca, esses metais se oxidam e prendem a poeira no lugar. Repita isso alguns milhares de vezes e você tem verniz. Isso explica por que o revestimento se forma melhor no topo e nas faces das rochas expostas à poeira e à umidade intermitente, por que ele é mais espesso onde as superfícies ficaram intocadas por mais tempo e por que aparece até em tipos de rocha que quase não contêm manganês próprio. O metal, como a argila, vem em grande parte de outro lugar. A rocha é um substrato, não uma fonte.
E, embora seja chamado de verniz do deserto, o revestimento não é estritamente um fenômeno desértico. O verniz de rocha já foi documentado em climas temperados úmidos, em ambientes frios, até na Antártida. A aridez o favorece, o intemperismo lento mantém as superfícies estáveis e o ciclo de umedecimento e secagem que move a química é marcante nos desertos, mas os ingredientes essenciais são uma superfície estável, um suprimento de poeira e umidade intermitente, e isso pode ocorrer longe de qualquer deserto. Essa é a principal razão pela qual os geólogos preferem cada vez mais o termo “verniz de rocha”. “Verniz do deserto” é o nome mais antigo e mais evocativo, e o que a maioria das pessoas conhece; ambos se referem à mesma pele escura e fina sobre a pedra.
Mais uma coisa que o detalhe deixa óbvia: a cor do verniz depende de sua química. O verniz rico em manganês é o mais preto. O verniz rico em ferro tende ao laranja e ao marrom-avermelhado. A proporção entre os dois metais muda de lugar para lugar e até ao longo de um único matacão, e essa é uma das razões pelas quais o revestimento tem sido tão difícil de definir: não é uma substância que se comporta de um único modo, mas uma família de revestimentos que variam conforme o local, o clima e a poeira que por acaso é soprada para ali.
Dois séculos de teorias concorrentes
Humboldt foi o primeiro. Durante sua expedição pelas regiões equinociais do Novo Mundo, entre 1799 e 1804, ele notou revestimentos escuros nas rochas da zona de respingos das corredeiras do Orinoco, na atual Venezuela. Acertou ao supor que eram ricos em ferro e manganês, publicou uma descrição em 1812 e, por isso, é às vezes chamado de pai do verniz de rocha. Não soube dizer de onde vinha o manganês. Berzelius, que confirmou a química, tampouco. Nem Darwin, que viu os mesmos revestimentos no Brasil e ligou as observações.
Durante a maior parte do século seguinte, a questão ficou praticamente intocada, uma curiosa nota de rodapé na geologia de desertos. Quando os pesquisadores voltaram a ela, dividiram-se em dois campos, e a discussão entre eles se arrasta, de uma forma ou de outra, desde então.
O campo abiótico: apenas física e química
Um dos campos defendia que o verniz era puramente físico e químico, sem necessidade de vida. Nessa visão, o manganês e o ferro se dissolviam da poeira e da rocha e depois precipitavam na superfície, à medida que a rocha assava e a umidade evaporava. A luz solar realiza aqui um trabalho químico real. Os óxidos de manganês e de ferro são semicondutores; sob luz ultravioleta, geram espécies reativas de oxigênio que podem oxidar o manganês dissolvido e fixá-lo na superfície. Esse modelo de fotoxidação tem sério respaldo moderno (por exemplo, Xu e colegas na Chemical Geology, 2019), e explica por que o verniz adora rochas castigadas pelo sol e de intemperismo lento.
Uma ideia relacionada é o modelo do gel de sílica, ou da “opala negra”, desenvolvido por Randall Perry e colegas em meados dos anos 2000. Nele, a sílica dissolvida forma um gel na superfície da rocha que aprisiona metais, poeira e matéria orgânica à medida que endurece, uma espécie de papel pega-mosca mineral. O modelo explica com elegância a argila e os elementos-traço. Seus críticos, entre eles o geógrafo Ronald Dorn, respondem que os géis de sílica se formariam em décadas, e não em milênios, e que o modelo tem dificuldade para explicar por que o verniz concentra tanto manganês, por que a argila domina o revestimento e por que o verniz rico em ferro se forma até em rochas pobres em ferro.
O campo biótico: algo vivo está fazendo isso
O outro campo suspeitava de biologia. O raciocínio era em parte intuição química: na Terra, óxidos de manganês fortemente concentrados costumam ser uma impressão digital da vida. Micróbios oxidam o manganês como parte de seu metabolismo, e o fazem muito mais depressa e de modo muito mais seletivo do que a química pura costuma fazer. Se você encontra manganês acumulado numa camada fina, o primeiro instinto de um biólogo é procurar um micróbio fazendo esse acúmulo.
A primeira formulação decisiva dessa posição veio de Ronald Dorn e Theodore Oberlander, na Science, em 1981, num artigo intitulado, sem nenhuma ambiguidade, “Microbial origin of desert varnish”. Eles argumentaram que bactérias oxidantes de manganês eram as responsáveis por concentrar o metal. Foi aí que os hoje famosos números de enriquecimento entraram em circulação. O manganês representa apenas cerca de 0,12% da crosta terrestre em peso, é escasso. Ainda assim, no verniz preto do deserto ele está concentrado de 50 a 60 vezes mais que no solo subjacente. Esse grau de enriquecimento é difícil de descartar como um acaso químico.
Uma palavra de cautela sobre esses números, porque eles costumam ser distorcidos. O valor de “50 a 60 vezes” é medido em relação ao solo do entorno. Quando a comparação é feita, em vez disso, com a crosta continental superior, uma linha de base diferente e maior, o enriquecimento chega mais perto de 100 vezes, com estimativas publicadas que vão de cerca de 40 a 200 vezes. Os dois valores estão corretos; apenas respondem a perguntas diferentes. Sempre que você vir um multiplicador de enriquecimento de manganês para o verniz do deserto, a primeira coisa a perguntar é: enriquecido em relação a quê? Confundir as duas linhas de base é o erro mais comum, de longe, nos relatos populares sobre essas rochas.
Durante quarenta anos, o campo biótico teve um forte caso circunstancial e nenhum mecanismo. Podia mostrar micróbios vivendo dentro e sobre o verniz. Podia mostrar que o manganês estava concentrado do jeito como a vida concentra as coisas. O que não podia mostrar era a razão fisiológica real pela qual uma célula viva se daria ao trabalho de empilhar manganês numa rocha. Os céticos tinham uma réplica razoável: micróbios vivem em todas as superfícies do planeta, de modo que encontrá-los no verniz prova apenas que o verniz é uma superfície, não que os micróbios o construíram. A correlação era real. Faltava a causalidade.
O impasse tinha uma forma específica, e vale nomeá-la porque é um problema recorrente na geobiologia. Micróbios oxidantes de manganês são fáceis de encontrar em quase qualquer lugar onde haja manganês e oxigênio; sua mera presença numa rocha com verniz não surpreende e prova pouco. Para firmar uma origem biológica, é preciso mostrar não apenas que os micróbios estão presentes, mas que existe uma razão, enraizada em sua fisiologia, para que eles conduzam a química específica que se observa, neste caso, o acúmulo implacável e unidirecional de manganês numa fina película superficial. Sem esse “porquê”, o campo abiótico sempre podia alegar que os micróbios eram passageiros de um revestimento que a luz do sol e a evaporação estavam construindo de qualquer maneira. Os dois campos podiam examinar a mesma rocha, o mesmo manganês, as mesmas bactérias e sair com conclusões opostas, porque a peça decisiva da evidência, um motivo metabólico, simplesmente não estava sobre a mesa. Essa é a lacuna que o trabalho de 2021 se propôs a fechar.
O avanço de 2021: o verniz como resíduo da vida
O mecanismo que faltava chegou em junho de 2021, nos Proceedings of the National Academy of Sciences, de uma equipe liderada por Usha Lingappa, então geobióloga do Caltech, que trabalhava com o grupo de Woodward Fischer e com colaboradores de várias instituições. O artigo tem um título deliberadamente seco, “An ecophysiological explanation for manganese enrichment in rock varnish”, e uma afirmação genuinamente radical por baixo dele. O verniz, argumentaram, não é algo que os micróbios constroem de propósito. É o que eles deixam para trás.
A equipe de Lingappa reuniu 49 amostras de verniz e sequenciou o DNA das comunidades microbianas que vivem nelas. Um organismo se destacou de todos os outros: uma cianobactéria do gênero Chroococcidiopsis. Sequências pertencentes à sua família apareceram em 48 das 49 amostras e responderam por 25,9%, cerca de um quarto, de todas as leituras genéticas recuperadas do verniz. Uma única variante desse organismo respondia sozinha por oito por cento das leituras e estava completamente ausente do solo ao redor. O que quer que mais vivesse no verniz, essa cianobactéria era a habitante dominante e definidora do próprio revestimento.
Chroococcidiopsis é um dos organismos mais resistentes que se conhece. Ele suporta sem esforço a dessecação, a salinidade e doses de radiação ultravioleta e de raios X que esterilizariam a maior parte da vida. É um favorito dos astrobiólogos justamente porque consegue sobreviver a condições próximas às da superfície de Marte. E ganha a vida por fotossíntese, o que, numa rocha nua do deserto sob sol pleno, é uma maneira perigosa de viver.
O argumento gira em torno de um único problema fisiológico. A fotossíntese sob luz solar intensa gera uma enxurrada de espécies reativas de oxigênio, o superóxido e seus parentes, que dilaceram as células por dentro. Um micróbio agarrado a uma face de rocha exposta no deserto enfrenta esse ataque oxidativo o tempo todo. A equipe constatou que a Chroococcidiopsis em questão, como outras cianobactérias que testaram, acumula quantidades extraordinárias de manganês dentro de suas células, nas palavras deles, “um teor de manganês mais de duas ordens de grandeza maior do que o de outras células”, ou seja, mais de cem vezes. O manganês, em concentração suficientemente alta, é um potente antioxidante. As células o estocavam como armadura química contra o dano oxidativo de fazer fotossíntese sob o sol do deserto.
A escolha do manganês como armadura não é arbitrária, e isso é parte do que torna o modelo persuasivo. A maior parte da vida se defende do oxigênio reativo usando enzimas, a superóxido dismutase e a catalase, que contêm metais em seu núcleo e exigem um suprimento constante de recursos para serem construídas e mantidas. Mas existe uma alternativa mais antiga, mais tosca e notavelmente robusta. Altas concentrações de íons de manganês, muitas vezes associados a pequenos metabólitos, podem eliminar o superóxido diretamente, sem enzima alguma. Esse sistema antioxidante não enzimático de manganês é exatamente o tipo de defesa que se esperaria ver favorecida num organismo que vive no limite extremo da sobrevivência, onde construir e reparar uma delicada maquinaria proteica é um luxo. Para uma cianobactéria sendo assada numa rocha, acumular manganês barato e abundante como escudo químico é uma estratégia sensata. O comentário que acompanhou o artigo, na mesma revista, ressaltou até que ponto o acúmulo pode ser extremo: algumas cianobactérias acumulam manganês em concentrações internas quatro ordens de grandeza acima das do ambiente. Uma célula que faz isso e depois morre deixa na rocha uma mancha rica em manganês. Multiplique por incontáveis gerações ao longo de milhares de anos, e você tem um verniz.
E quando essas células morrem e se decompõem, o manganês que haviam acumulado fica na rocha, onde se oxida e se transforma no revestimento mineral escuro que contemplamos desde Humboldt. O verniz não é uma estrutura. É um cemitério, o resíduo mineral acumulado de geração após geração de micróbios que se carregaram de manganês para sobreviver, depois morreram e o entregaram à pedra. Como disse Lingappa:
“Compreender que o verniz é o resíduo da vida que usa o manganês para prosperar no deserto mostra que, mesmo em ambientes extremamente inóspitos, a marca da vida está onipresente na paisagem.”
Usha Lingappa, Caltech, 2021
Para sustentar a tese, a equipe foi muito além do DNA. Mapeou o manganês dentro de células individuais por espectroscopia de raios X no Stanford Synchrotron Radiation Lightsource e usou técnicas como NanoSIMS e ressonância paramagnética eletrônica para confirmar que o metal realmente estava concentrado dentro das células, na forma química que o modelo exigia. É um trabalho cuidadoso, com vários instrumentos, e ele fornece a única coisa que faltava ao campo biótico havia quatro décadas: uma razão fisiológica concreta para uma célula viva acumular manganês numa rocha.
Por que esta é a principal explicação, e não o caso encerrado
Vale ser preciso quanto ao status aqui, porque a cobertura popular tende a declarar o mistério “resolvido”. O modelo de 2021 é a explicação mais forte e mais bem fundamentada que temos, e resolve com elegância várias coisas com que os modelos abióticos têm dificuldade. Mas é uma hipótese principal, não um consenso estabelecido.
Os modelos de fotoxidação e de gel de sílica não desapareceram, e há questões reais que a explicação biológica ainda precisa responder por completo, sobretudo como um revestimento que é 70% argila e apenas 30% óxido metálico pode ser, primariamente, um produto do acúmulo microbiano de manganês, e como a taxa de crescimento tão lenta se concilia com a história metabólica. Muitos pesquisadores agora defendem um modelo poligenético, no qual a biologia e a química abiótica contribuem, em proporções que provavelmente variam de deserto para deserto. O geobiólogo Kenneth Nealson formulou a pergunta em aberto com uma bela circularidade: os micróbios estão ali porque o verniz é um bom lugar para viver, ou o verniz está ali porque os micróbios o produziram? O artigo de 2021 inclina a resposta com firmeza para a segunda possibilidade. Ele não fecha o ciclo por completo.
Verniz do deserto e petróglifos: a tela mais antiga da humanidade
Muito antes de alguém discutir sobre manganês, as pessoas já tinham encontrado um uso para o verniz do deserto. O revestimento é escuro; a rocha por baixo costuma ser muito mais clara. Se você lasca o verniz, expõe a pedra pálida por baixo, e o contraste se lê como tinta sobre uma página. Durante milhares de anos, em todos os desertos com verniz da Terra, os seres humanos usaram esse contraste para criar imagens. A técnica até tem nome: petróglifos são imagens picoteadas, raspadas ou riscadas através da superfície escura de uma rocha para revelar o interior mais claro.
Em nenhum lugar isso é mais claro do que em Newspaper Rock, no condado de San Juan, em Utah, na estrada panorâmica que leva à região de Bears Ears. Uma única face vertical de Arenito Wingate, coberta de verniz escuro, abriga mais de 650 petróglifos num painel de cerca de 200 pés quadrados, uma das maiores concentrações de arte rupestre do sudoeste americano. O nome navajo do local é Tse’ Hone’, “a rocha que conta uma história”.
As imagens de Newspaper Rock não foram feitas de uma só vez. Povos das culturas Arcaica, Basketmaker, Fremont e Pueblo Ancestral gravaram aqui desde aproximadamente o início da era atual até cerca de 1300 d.C., com acréscimos posteriores de povos Ute e Navajo e, por fim, de colonos anglo-americanos. O painel é um palimpsesto escrito ao longo de dois mil anos, e o próprio meio registra o tempo: onde um petróglifo é antigo o bastante, o verniz do deserto começou a avançar de novo sobre a rocha exposta, escurecendo lentamente a imagem outra vez. Os artistas estavam, sem saber, desenhando sobre o relógio mais lento do deserto.
E isso não foi um artifício local. A mesma intuição, a de que uma pele escura de rocha pode ser removida para produzir uma imagem clara e permanente, foi descoberta de forma independente por povos de todas as regiões áridas do mundo. Basalto e arenito com verniz abrigam petróglifos na Coso Range e por toda a Grande Bacia do oeste americano, nos desertos do Arizona e do Novo México, no deserto de Sonora, no norte do México, no Saara e na península Arábica, e nos desertos da Austrália. Onde quer que uma rocha estável tenha vestido uma camada de verniz, alguém acabou percebendo para que ela servia. O revestimento é um dos meios naturais mais amplamente e mais independentemente explorados pela humanidade, uma página escura que as regiões mais secas do planeta ofereceram em silêncio e na qual pessoas de vários continentes aprenderam a escrever sem nunca trocar impressões.
É possível datar um petróglifo pelo seu verniz?
Esse reescurecimento levanta uma possibilidade tentadora. Se o verniz volta a crescer a uma taxa constante, a quantidade de verniz que se reformou dentro de um petróglifo deveria indicar há quanto tempo ele foi gravado. Vários métodos foram construídos exatamente sobre essa ideia, e vale entendê-los, inclusive suas sérias limitações.
A datação por razão de cátions foi proposta por Ronald Dorn no início da década de 1980. A ideia: certos elementos móveis (potássio e cálcio) são lixiviados do verniz com o tempo em relação a um elemento estável (titânio), de modo que a razão entre potássio mais cálcio e titânio diminui à medida que o revestimento envelhece. Calibre esse declínio com superfícies de idade conhecida e, em princípio, você pode datar uma desconhecida. Dorn e David Whitley a aplicaram a petróglifos num artigo de 1983 na Nature, “Cation-ratio dating of petroglyphs from the Western Great Basin, North America”, usando como caso de teste a arte rupestre da Coso Range, na Califórnia.
A datação por microlaminação do verniz (VML, na sigla em inglês) adota uma abordagem diferente. Cortado em seção transversal, o verniz maduro revela camadas finas, faixas escuras ricas em manganês e outras mais claras e alaranjadas, que parecem acompanhar as fases úmidas e secas do clima ao longo do tempo. O padrão de camadas funciona como um código de barras que pode ser comparado com uma sequência climática regional, método desenvolvido por Tanzhuo Liu e colegas. A datação por perfil de chumbo, uma terceira técnica, lê o perfil de profundidade do chumbo no revestimento, explorando em parte o pico de chumbo atmosférico da era da gasolina com chumbo como marcador de tempo próximo à superfície.
Agora a ressalva, e ela é grande. A datação do verniz é genuinamente contestada. A taxa de crescimento não é constante: Liu e Broecker constataram que ela varia enormemente, e o revestimento se acumula entre os mais lentos de qualquer depósito sedimentar da Terra. A química nem sempre é estável; os cátions podem se mover de maneiras que confundem a premissa da razão de cátions. Num incisivo artigo de 1994 na Quaternary Research, cujo título afirma sem rodeios que os métodos não são “nem comparáveis nem consistentemente confiáveis”, Paul Bierman e Alan Gillespie não encontraram nenhuma relação consistente entre a química do verniz e a idade, e um estudo de 1998 na Science, de Warren Beck e colegas, encontrou ambiguidades semelhantes na datação por radiocarbono do verniz. O resumo justo é este: as idades do verniz são mais bem tratadas como idades relativas ou mínimas, não como datas de calendário precisas, e o mais confiável dos métodos (VML) é correlativo: ele informa a ordem dos eventos e os vincula a um registro climático, não a um ano exato. Quando você lê que um petróglifo tem “X mil anos” com base apenas em evidências do verniz, trate o número como uma estimativa cuidadosa, não como uma medição.
As apostas nesse debate foram, por vezes, altas. A datação por razão de cátions, em particular, produziu algumas idades surpreendentemente antigas para a arte rupestre e as ferramentas de pedra da América do Norte nas décadas de 1980 e início de 1990, idades que, se corretas, teriam remodelado a história de quando e como as pessoas se espalharam pelo continente. Esse é exatamente o tipo de afirmação extraordinária que exige escrutínio extraordinário, e ela o recebeu. Quando equipes independentes não conseguiram reproduzir de modo confiável as razões de cátions, ou constataram que a química do verniz não se comportava de maneira tão limpa quanto o método supunha, a confiança nas idades absolutas da técnica desmoronou. O episódio é hoje uma espécie de lição de cautela na geocronologia sobre construir um relógio sobre um processo que ainda não se compreende por completo. Notavelmente, até Ronald Dorn, o principal arquiteto do método, questionou publicamente a confiabilidade da datação por razão de cátions tal como fora aplicada a problemas de grande importância, entre eles a datação geológica em torno do proposto repositório de resíduos nucleares de Yucca Mountain.
Há uma ironia mais profunda sobre a qual vale refletir. Se o modelo biológico de 2021 estiver certo, então o verniz não é depositado por uma reação química limpa e regular como um relógio, mas é o resíduo desordenado e episódico da vida respondendo ao clima, à seca e aos acasos de onde a poeira e os micróbios por acaso prosperam. É algo belo de se aprender sobre o revestimento, e algo difícil para quem espera lê-lo como um calendário preciso. Um processo vivo é exatamente o tipo de coisa que resiste a ser transformada num metrônomo. A mesma biologia que torna o verniz do deserto profundo é parte do que o torna um relógio traiçoeiro. A datação por microlaminação contorna isso em parte, lendo o verniz como um proxy climático em vez de um acúmulo constante, comparando seu código de barras de camadas úmidas e secas com uma sequência regional, e é por isso que resistiu melhor do que as abordagens de razões químicas. Mas até a VML fornece idades relativas a um arcabouço climático, e não anos absolutos carimbados na pedra.
Nada disso diminui a arte rupestre em si. O contraste que tornou possíveis as tentativas de datação é o mesmo contraste que tornou possíveis as imagens desde o início, uma fina camada de resíduo microbiano, escura contra a pedra pálida, transformada em superfície de escrita por pessoas que compreendiam intimamente a sua paisagem. O verniz do deserto é, num sentido real, a tela mais antiga usada de forma contínua na história humana.
Verniz do deserto e Marte: por que um revestimento de rocha importa além da Terra
Uma mancha que se pode raspar com a unha tornou-se uma pergunta sobre o universo. Se os óxidos de manganês concentrados na Terra são, como o trabalho de 2021 sugere com força, uma impressão digital química da vida, o que significa encontrar óxidos de manganês em Marte? Há aqui duas histórias marcianas distintas, e mantê-las separadas importa enormemente, porque estão em estágios muito diferentes de certeza.
Curiosity na cratera Gale: manganês de verdade, um enigma genuíno
Em 2016, Nina Lanza e colegas relataram algo surpreendente na Geophysical Research Letters. O rover Curiosity, da NASA, usando seu instrumento a laser ChemCam na região de Kimberley, na cratera Gale, havia encontrado veios minerais preenchendo fraturas no arenito que eram extraordinariamente ricos em manganês, mais de 25% em peso de óxido de manganês, com medições individuais chegando a 30 e tantos por cento. Na Terra, esse tipo de concentração de óxido de manganês não é algo que a química seca produza com facilidade. Em geral exige oxigênio livre abundante, ou micróbios, ou ambos.
Foi isso que fez a descoberta importar. A equipe a interpretou como evidência de que Marte antigo teve outrora muito mais oxigênio em sua atmosfera e em suas águas subterrâneas do que tem hoje, um passado mais úmido e mais parecido com o da Terra. Lanza foi cuidadosa quanto ao ângulo biológico, chamando-o de forçado, mas não escondeu como a química era estranha:
“As únicas maneiras que conhecemos, na Terra, de produzir esses materiais de manganês envolvem oxigênio atmosférico ou micróbios. Agora estamos vendo óxidos de manganês em Marte e nos perguntando como diabos eles podem ter se formado?”
Nina Lanza, Los Alamos National Laboratory, 2016
O sinal não se limita a um único local. O rover Opportunity, da NASA, que trabalhava a milhares de milhas de distância, em Meridiani Planum, encontrou de modo independente depósitos com muito manganês, o que sugere que as condições que concentram o metal eram generalizadas no início de Marte, e não uma peculiaridade local da cratera Gale. Para deixar claro o que a descoberta é e o que não é: é uma forte evidência de condições ricas em oxigênio no passado distante de Marte e um genuíno enigma geoquímico. Não é evidência de vida marciana. O oxigênio atmosférico livre pode oxidar o manganês sem qualquer biologia envolvida, e no início de Marte havia rotas abióticas plausíveis para produzi-lo. O manganês é real e bem medido. A interpretação fica bem aquém da biologia.
Perseverance na cratera Jezero: os “revestimentos roxos”
A segunda história é mais nova, mais estranha e muito mais incerta, e é a que, entre exclamações de entusiasmo, acaba rotulada de forma equivocada como “verniz do deserto em Marte”. Desde que pousou na cratera Jezero, em 2021, o rover Perseverance, da NASA, encontrou algo que sua equipe não esperava: um revestimento onipresente de tom arroxeado nas rochas do piso da cratera. Ann Ollila e Nina Lanza, de Los Alamos, relataram esses revestimentos na reunião da American Geophysical Union em 2021 e novamente na European Geosciences Union em 2023, usando os instrumentos SuperCam e Mastcam-Z do Perseverance.
Os revestimentos lembram visualmente o verniz do deserto, e foi a semelhança que deu origem à comparação. Mas a química é diferente de um modo que importa. Os revestimentos roxos de Jezero são enriquecidos em hidrogênio, óxidos de ferro e sulfatos e, o que é crucial, não são ricos em manganês. Eles estão sobre rochas que parecem ter se formado a partir de magma em resfriamento, e não de sedimentos de lago. O hidrogênio e o ferro apontam ambos para a participação de água em algum momento, o que é interessante por si só. Mas a única característica que faz do verniz do deserto terrestre uma possível bioassinatura, o manganês concentrado, é precisamente a que esses revestimentos marcianos não têm.
A própria Lanza traçou a linha com clareza, deixando a porta aberta como faz um bom cientista:
“Os revestimentos recém-descobertos em Jezero não têm o manganês necessário para serem considerados um verniz, mas isso não significa que não possam estar associados a vida microbiana antiga… Quem sabe o que os micróbios marcianos fazem?”
Nina Lanza, Los Alamos National Laboratory, sobre os revestimentos do Perseverance
Então o enquadramento honesto é este. Os revestimentos roxos de Jezero são um fenômeno não confirmado, não estabelecido como verniz, não ricos em manganês e, enfaticamente, não são evidência de vida. O que eles são é um motivo para olhar com mais atenção. O Perseverance está armazenando amostras de rocha para um futuro retorno à Terra, e revestimentos como esses, películas finas que podem registrar a história química tardia da superfície marciana e que, na Terra, hoje associamos à sobrevivência microbiana, são exatamente o tipo de coisa que vale levar para casa, para um laboratório. A história do verniz do deserto deu aos cientistas de Marte uma hipótese e um alerta no mesmo fôlego: manganês pode significar vida; a ausência de manganês significa que isto não é aquilo; continue procurando mesmo assim.
O preto onde as águas são brancas
Darwin esteve numa ponta rochosa na Bahia em 1832 e anotou um dito que ouvira de segunda mão: as rochas são pretas onde as águas são brancas. Ele não sabia que estava descrevendo o resíduo da vida. Nem Humboldt, que o viu primeiro, nem Berzelius, que pesou sua química. O revestimento guardou seu segredo por quase dois séculos de observadores cuidadosos que podiam medir exatamente do que ele era feito, e nenhum deles era capaz de dizer por quê.
Hoje podemos dizer mais. A película preta na zona de respingos é, muito provavelmente, o que restou de micróbios que se blindaram com manganês para sobreviver à fotossíntese num lugar que deveria tê-los matado, gerações da vida mais resistente da Terra, morrendo e depositando seu metal sobre a pedra. Artistas antigos transformaram esse resíduo numa tela. E robôs a cem milhões de milhas de distância estão agora raspando películas roxas na rocha marciana, fazendo a pergunta que o deserto nos ensinou a fazer: quando a superfície escurece, algo vivo está fazendo isso? As águas são brancas onde a corrente corre depressa. As rochas são pretas onde a vida se agarrou.
Perguntas frequentes sobre o verniz do deserto
O que é o verniz do deserto?
O verniz do deserto é um revestimento fino e escuro de óxidos de manganês e de ferro misturados a minerais de argila trazidos pelo vento, que se forma em superfícies rochosas estáveis em ambientes áridos e semiáridos. Costuma ter apenas de um a algumas centenas de micrômetros de espessura, menos que uma folha de papel, e em geral é dominado por argila (muitas vezes cerca de 70%), com cerca de 30% de óxidos metálicos, embora as proporções variem. Também é chamado de verniz de rocha, o termo que a maioria dos geólogos prefere, porque ele também ocorre fora dos desertos propriamente ditos.
Quanto tempo o verniz do deserto leva para se formar?
Muito devagar. As taxas de crescimento medidas são de aproximadamente 1 a 40 micrômetros por 1.000 anos, e revestimentos maduros raramente passam de cerca de 200 micrômetros, mesmo depois de dezenas de milhares de anos. Isso faz do verniz do deserto um dos depósitos sedimentares de acúmulo mais lento que se conhece na Terra (Liu & Broecker, Geology, 2000). Como a taxa de crescimento varia com o clima e o local, a espessura do verniz dá apenas uma noção aproximada e relativa da idade de uma superfície.
O verniz do deserto está vivo?
O verniz em si não está vivo, é um revestimento mineral. Mas a principal explicação, publicada na PNAS em 2021 por Usha Lingappa e colegas do Caltech, é que o revestimento é o resíduo da vida: ele se forma a partir do manganês que cianobactérias resistentes à dessecação (principalmente a Chroococcidiopsis) acumulam dentro de suas células como proteção antioxidante e depois deixam na rocha quando morrem. Os modelos químicos abióticos ainda subsistem como alternativas ou como contribuintes, de modo que esta é a hipótese atual mais forte, e não um fato estabelecido.
Por que os petróglifos foram gravados no verniz do deserto?
Por causa do contraste. O verniz do deserto é escuro, enquanto a rocha por baixo costuma ser muito mais clara. Ao picotear ou riscar o verniz, os artistas antigos expunham a pedra pálida por baixo, criando imagens de alto contraste. Locais como Newspaper Rock, em Utah, abrigam centenas de petróglifos feitos dessa maneira ao longo de cerca de 2.000 anos.
Por que o verniz do deserto é importante para Marte?
Na Terra, óxidos de manganês fortemente concentrados costumam ser sinal de vida ou de abundante oxigênio livre. O rover Curiosity, da NASA, encontrou na cratera Gale, em 2016, veios ricos em óxido de manganês (mais de 25% em peso de MnO), interpretados como evidência de uma antiga atmosfera marciana rica em oxigênio, embora não de vida. Separadamente, o rover Perseverance encontrou na cratera Jezero revestimentos roxos que se assemelham superficialmente ao verniz, mas contêm hidrogênio e óxidos de ferro, e não manganês, e não são considerados verniz nem evidência de vida. O verniz do deserto oferece aos cientistas um arcabouço para interpretar esses revestimentos marcianos.
O verniz do deserto pode ser usado para datar superfícies rochosas com precisão?
Apenas de forma aproximada, e os métodos são contestados. Foram desenvolvidas técnicas como a datação por razão de cátions, a microlaminação do verniz (VML) e a datação por perfil de chumbo, mas o verniz cresce a taxas variáveis e sua química pode ser instável. Críticas revisadas por pares (por exemplo, Bierman & Gillespie, 1994) consideraram a datação por razão de cátions pouco confiável, e as idades do verniz são mais bem tratadas como idades relativas ou mínimas, e não como datas de calendário precisas.
