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A Bakken Shale Formation – um depósito de xisto de 200.000 milhas quadradas abaixo de partes do Canadá e Dakota do Norte – forneceu bilhões de barris de petróleo e gás natural para a América do Norte por 70 anos. Uma nova descoberta revela que as rochas também abrem uma janela exclusivamente informativa para a complicada história geológica da Terra.
Uma equipe de pesquisa, que incluía geólogos da Universidade de Maryland, da Universidade George Mason e da empresa norueguesa de petróleo e gás Equinor, desenvolveu uma nova estrutura para analisar dados paleontológicos e biogeoquímicos extraídos da rocha da formação. Usando essa técnica, a equipe identificou um importante gatilho de várias crises bióticas espaçadas durante o final do Período Devoniano, há quase 350 milhões de anos: a euxínia, ou o esgotamento do oxigênio e a expansão do sulfeto de hidrogênio em grandes massas de água. Publicado na revista Nature em 8 de março de 2023, as descobertas da equipe demonstram ligações entre o nível do mar, clima, química oceânica e perturbação biótica.
“Pela primeira vez, podemos apontar para um mecanismo de morte específico responsável por uma série de interrupções bióticas significativas durante o final do Período Devoniano”, disse o professor de geologia da UMD, Alan Jay Kaufman, autor sênior do artigo. “Houve outras extinções em massa presumivelmente causadas por expansões de sulfeto de hidrogênio antes, mas ninguém jamais estudou os efeitos desse mecanismo de morte tão minuciosamente durante um período tão crítico da história da Terra”.
De acordo com Kaufman, o final do Período Devoniano foi uma “tempestade perfeita” de fatores que desempenharam um grande papel em como a Terra é hoje. Plantas vasculares e árvores foram especialmente cruciais para o processo; à medida que se expandiam em terra, as plantas estabilizavam a estrutura do solo, ajudavam a espalhar nutrientes para o oceano e adicionavam oxigênio e vapor d’água à atmosfera enquanto retiravam dela dióxido de carbono.
“A introdução de plantas terrestres capazes de fotossíntese e transpiração estimulou o ciclo hidrológico, que deu início à capacidade da Terra para uma vida mais complexa como a conhecemos hoje”, disse Kaufman.
O Período Devoniano terminou na mesma época em que os sedimentos de Bakken se acumularam, permitindo que as camadas de xisto rico em matéria orgânica “registrassem” as condições ambientais que ocorreram ali. Como os continentes da Terra foram inundados durante esse período, vários sedimentos, incluindo xisto negro, gradualmente se acumularam em mares interiores que se formaram em depressões geológicas como a Bacia de Williston, que preservou a formação Bakken.
O assistente de laboratório de graduação Tytrice Faison (BS ’22, geologia) – que ingressou no laboratório de Kaufman depois de fazer um curso com ele por meio do programa de aprendizado vivo Carillon Communities – preparou e analisou mais de 100 amostras de xisto e carbonato retiradas da formação. Depois de analisar as amostras, Kaufman, Faison e o restante da equipe de Bakken decifraram camadas claras de sedimentos representando três crises bióticas importantes conhecidas como eventos Annulata, Dasberg e Hangenberg, com a última crise associada a uma das maiores extinções em massa da história da Terra. .
“Podemos ver eventos anóxicos distintamente marcados por xisto negro e outros depósitos geoquímicos, que provavelmente estão ligados a uma série de aumentos rápidos no nível do mar”, explicou Kaufman. “Suspeitamos que o nível do mar pode ter subido durante os eventos pulsados devido ao derretimento das camadas de gelo ao redor do Pólo Sul neste momento”.
Níveis mais elevados do mar teriam resultado na inundação das margens continentais interiores, ou na região de transição entre as crostas oceânica e continental. Nessas configurações, altos níveis de nutrientes, como fósforo e nitrogênio, podem ter desencadeado a proliferação de algas que criam zonas de baixo oxigênio em grandes massas de água. Essas zonas, por sua vez, teriam aumentado o sulfeto de hidrogênio tóxico exatamente onde a maioria dos animais marinhos teria vivido. Sob essas condições, os animais nos oceanos e na terra ao redor da costa teriam morrido durante esses eventos do Devoniano tardio.
A pesquisa da equipe não é exclusiva das perturbações bióticas globais de centenas de milhões de anos atrás. Kaufman sugere que suas descobertas não são apenas aplicáveis aos mares rasos do período Devoniano, mas talvez também aos oceanos de hoje afetados pelo aquecimento global. Ele comparou o sistema circulatório do oceano a uma “esteira transportadora” que transporta nutrientes, oxigênio e microorganismos de um lugar para outro.
“Água fria e salgada se desenvolve na região do Atlântico Norte antes de afundar e, eventualmente, chegar aos oceanos Índico e Pacífico, percorrendo o globo. Essa corrente de jato oceânico ajuda a espalhar o oxigênio que sustenta a vida pelos oceanos”, explicou Kaufman. “Se essa correia transportadora fosse desacelerada devido ao aquecimento global, partes do oceano poderiam ser privadas de oxigênio e potencialmente tornar-se euxínicas”.
O dano colateral causado pelo aquecimento global pode promover a migração de animais para fora das zonas mortas ou colocar a Terra em um caminho de diminuição da diversidade e aumento das taxas de extinção, acrescentou.
“Nosso estudo nos ajuda a entender várias coisas sobre as dores de crescimento da Terra em uma transição crítica de um mundo que não reconheceríamos hoje para um que acharíamos mais familiar”, disse Kaufman. “Ele fornece evidências para um mecanismo de morte que pode ser geral para muitas das muitas extinções em massa que ocorreram no passado, mas também explica a origem de uma importante fonte de petróleo e gás para os Estados Unidos”.
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