Nas divisões do calendário civil, são evidentes os indícios dos critérios astronômicos empregados desde um passado remoto para medir o tempo: o dia

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3 Nas divisões do calendário civil, são evidentes os indícios dos critérios astronômicos empregados desde um passado remoto para medir o tempo: o dia equivale a uma rotação terrestre, a semana correspondia originalmente a uma fase da lua, o mês coincide de modo aproximado com uma lunação (as 4 fases da lua) e o ano, com uma órbita completa da Terra em torno do Sol. 3

4 Marcos históricos também podem ser usados... No entanto, para entender a evolução, os seres humanos devem pensar em unidades muito maiores de tempo do que aqueles que usamos para definir as nossas vidas. Afinal, a mudança evolutiva não é aparente em dias, meses e anos. Em vez disso, ela está documentada em camadas e camadas de rocha depositadas há mais de 4,6 bilhões de anos. 4

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7 14,6 bilhões de anos (B.a.): origem da matéria; ~13 B.a.: formação da via láctea; 4,56 B.a: formação da Terra; 3,8 B.a.: registros fósseis mais antigos (procarionte filamentoso encontrado em estromatólitos coletados na Austrália). Quando olhamos para o céu e vemos uma galáxia, estamos olhando para o passado (milhões de anos-luz para chegar aqui). 7

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10 A Terra está a uma distância do sol que não é tão fria nem tão quente (ventos solares não levam tudo), de modo que tivemos uma atmosfera). 10

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13 A datação relativa estabelece a ordem pela qual as formações geológicas se constituíram no lugar onde se encontram. A estratigrafia é o ramo da Geologia que estuda as rochas sedimentares e as suas relações espaciais e temporais. 13

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15 Dentre esses cientistas podemos, primeiramente, citar Nicolaus Steno, considerado o "pai da estratigrafia. Steno contribuiu de forma essencial no entendimento de como se dá o empilhamento das camadas de rochas sedimentares. Ele estabeleceu três princípios que até hoje continuam sendo a base da estratigrafia (ramo das geologia que estuda as sequências de camadas de rochas sedimentares - ou estratos - e a sua idade, buscando determinar os processos e eventos que as formaram). São eles: (1) Princípio da Superposição ou da sobreposição de camadas; (2) Princípio da Horizontalidade Original; e (3) Princípio da Continuidade Lateral. 15

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18 Estratos, originalmente, se estendem em todas as direções até que sua espessura chegue a zero, ou, então, até encontrarem os limites de sua área original ou bacia de deposição. 18

19 James Hutton foi um geólogo, químico e naturalista escocês, conhecido por ser o pai do uniformitarismo: a formação de qualquer rocha se pode explicar a partir dos processos que ainda hoje ocorrem, sendo que qualquer alteração geológica é lenta e gradual (os diferentes aspetos geológicos podem ser interpretados segundo processos naturais semelhantes aos que se observam atualmente). 19

20 Rochas ígneas = rochas magmáticas ou eruptivas. A formação das rochas ígneas resulta do resfriamento do magma derretido ou parcialmente derretido. Elas podem ser formadas abaixo da superfície como rochas intrusivas (plutônicas) ou próximo à superfície, como rochas extrusivas (vulcânicas). 20

21 A partir dos princípios postulados por Steno e Hutton, outros cientistas começaram a tentar entender como os fósseis contidos nas rochas sedimentares poderiam ser usados para auxiliar na estratigrafia. Esses princípios foram concebidos por Georges Cuvier, um paleontólogo/anatomista de vertebrados francês, e Willian Smith, um agrimensor inglês. O agrimensor é o profissional responsável pela medição e divisão de propriedade em áreas rurais e urbanas. 21

22 Cuvier, considerado o "Pai da Anatomia Comparada", enquanto prospectava fósseis de vertebrados nos arredores de Paris, começou a perceber que cada camada de rochas abrigava um conjunto de fósseis diferente das outras camadas. Verificou, também, que os fósseis das camadas mais inferiores apresentavam características mais primitivas do que os fósseis das camadas mais superiores, os quais se assemelhavam mais aos animais atuais. Não acreditava na Teoria da Evolução Orgânica, pois para ele as modificações necessárias para tal fenômeno ocorrer, seriam inviáveis, de acordo com as leis da Anatomia Comparada. Segundo Cuvier, essa "Sucessão Faunística" era produto de extinções catastróficas que aconteceram de tempos em tempos na história da Terra. Assim, depois de cada evento de extinção, que dizimava a fauna inteira de uma determinada área, novos organismos provenientes de outros lugares ocupavam os ambientes vagos. Essa teoria de Cuvier é chamada de Catastrofismo. 22

23 Willian Smith, enquanto realizava seus trabalhos de agrimensor em canais e minas nas propriedades rurais da Inglaterra, percebeu que as mesmas sucessões de rochas sedimentares afloravam em distintas regiões e que cada camada de rocha continha determinados fósseis que não eram encontrados nas outras camadas. Assim, ele postulou que as camadas de rochas encontradas em áreas geograficamente distantes podiam ser correlacionadas pelo seu conteúdo fossilífero. 23

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29 Onde eu meço o número de elementos radioativos? Vou investigar na minha rocha. Quando nasce uma rocha? A rocha nasce quando sai do magma (de um vulcão, por exemplo), se resfria e solidifica. Naquele momento ela tem uma composição de elementos radioativos. Suponha que em um tempo inicial se tenha N o átomos radioativos de Cs 137, passados 30 anos teremos N o /2 átomos radioativos, passados mais trinta anos teremos a metade de N o /2queéN o /4, passados mais trinta anos teremos a metade de N o /4queéN o 0/8 átomos radioativos e assim por diante. Esse tempo necessário para que a metade dos átomos radioativos tenha se desintegrado é chamado meia-vida. 29

30 O método absoluto utiliza os princípios físicos da radioatividade e fornece a idade da rocha com precisão. Esse método está baseado nos princípios da desintegração (ou decaimento) radioativa. Desta maneira, o uso desse método, só foi possível depois da descoberta da radioatividade (1896), no final do século XIX. Em 1911, Arthur Holmes, publicou um trabalho sobre datação radioativa. Dentre os elementos químicos existentes, há alguns que possuem o núcleo do átomo instável e são conhecidos como nuclídeos radioativos. Estes elementos, através da emissão espontânea de radiação, se transformam em elementos estáveis (nuclídeos radiogênicos). Dessa maneira o elemento-pai (radioativo) se desintegra emitindo radiação e se transforma no elementofilho (radiogênico), como o 87 Rb quando se transforma em 87 Sr. Há dois pontos importantes que permitem o cálculo da idade absoluta de uma rocha ou mineral: (1) as rochas são formadas por minerais, os quais são constituídos por elementos químicos e alguns desses, por sua vez, são nuclídeos radioativos; (2) o conceito de decaimento radioativo envolve uma constante chamada meia-vida, que é o tempo decorrido para que metade da massa do elemento-pai se transforme no elemento-filho. Essa constante é conhecida e diferente para cada nuclídeo radioativo existente. 30

31 Cada grão mineral é um crônometro do tempo geológico, assim que ele se forma, tem início o decaimento radioativo. Sendo assim, determinando-se a quantidade de elemento-pai e de elemento-filho em um mineral hoje, é possível saber há quanto tempo está acontecendo o decaimento radioativo e, portanto quando o mineral se formou. Mas como os pesquisadores fazem para separar e extrair os elementos-pai e - filho da rocha, para quantificá-los? A rocha tem que ser dissolvida, transformada em líquido. A maneira mais rápida e eficiente é aumentando a superfície de contato da rocha, pulverizando a amostra e dissolvendo-a com ácido, além de utilizar chapas aquecedoras que aumentem a velocidade da reação. Depois da rocha ter sido dissolvida, as ligações químicas que existem dentro dos minerais que a formam terão sido quebradas e os elementos, inclusive os radioativos, ficarão na forma de íons em solução, ou seja, separados e "imersos" em uma solução ácida. Dessa maneira fica mais fácil extrair os elementos-pai e -filho que serão analisados e medidos. Cada elemento químico tem uma característica físico-química diferente, se comportando de maneira variada em função da condição do ambiente (ácido, muito ou pouco ácido e básico). Utilizando essas propriedades, os elementos de interesse são separados e extraídos da solução inicial. O próximo passo é levar os elementos, que agora estão individualizados em uma outra solução, para um aparelho, que se chama Espectrômetro de Massa, no qual cada elemento separado será medido. Depois, então, os cálculos baseados na meia-vida do elemento radioativo são feitos e a idade da rocha é obtida. 31

32 O carbono-14, C 14 ou radiocarbono é um isótopo radioativo natural do elemento carbono, recebendo esta numeração porque apresenta número de massa 14 (6 prótons e 8 nêutrons). Este isótopo apresenta dois neutrons a mais no seu núcleo do que seu isótopo estável carbono-12. O resultado da desintegração (ou decaimento) do neutron nuclear do carbono-14 origina como produto o átomo de nitrogênio-14. TendoemvistaameiavidadoC 14 de anos, se o fóssil for de até 5.000, dá para fazer a datação nele (no fóssil); se for mais velho do que isto, precisa fazer a datação na rocha. 32

33 Os cientistas presumem que todos os corpos do Sistema Solar se formaram na mesma época, inclusive os meteoritos (provenientes do cinturão de asteroides). Sendo assim, como os meteoritos são corpos extraterrestres que caem na superfície da Terra, eles podem ser datados e sua idade é a mesma da formação do planeta, ou seja, 4,56 bilhões de anos. Esta idade foi determinada, pela primeira vez, por Claire Patterson em 1956, usando os isótopos de chumbo (Pb). 33

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41 Coprólitos: fezes fossilizadas. Gastrólitos: pedrinhas fossilizadas que foram engolidas por aves para ajudar na maceração mecânica da comida (ficam alojadas na moela das aves). 41

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43 Estromatólitos são produzidos por micróbios (maioria cianobactérias fotossintetizantes) que formam filmes microbianos que captam e incorporam partículas sedimentares do meio (depósitos calcários); com o tempo, camadas desses micróbios e de depósitos calcários podem formar uma estrutura rochosa estratificada o estromatólito. Estromatólitos ainda são produzidos por micróbios hoje. Esses estromatólitos modernos são incrivelmente similares aos antigos estromatólitos que fornecem evidências de algumas das mais antigas formas de vida na Terra. Estromatólitos antigos e modernos têm formatos parecidos e, quando vistos em corte transversal, ambos mostram a mesma estrutura de camadas produzidas por bactérias. Microfósseis de cianobactérias anciãs podem, algumas vezes, serem identificadas dentro dessas camadas. 43

44 Há cerca de 530 milhões de anos, um vasta variedade de animais apareceu no cenário evolutivo em um evento denominado A Explosão Cambriana. Em possivelmente mais ou menos 10 milhões de anos, animais marinhos evoluíram a maioria dos formatos básicos de corpo que vemos hoje em grupos modernos. Entre os organismos preservados em fósseis desse tempo há parentes de crustáceos e estrelas-do-mar, esponjas, moluscos, vermes, cordados e algas. O termo explosão pode ser um pouco inadequado. A vida Cambriana não se desenvolveu num piscar de olhos, ela foi precedida por muitos milhões de anos de evolução e muitos dos filos animais na verdade divergiram-se durante o Pré-Cambriano. Os animais do Cambriano não apareceram do nada. Fósseis animais de antes do Cambriano foram encontrados. Há mais ou menos 575 milhões de anos, um estranho grupo de animais conhecido como fauna de Ediacara viveu nos oceanos. Apesar de não sabermos muito sobre a fauna de Ediacara, pode ser que nos ancestrais das linhagens que identificamos da explosão Cambriana houvessem alguns desses animais. 44

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48 M.a. = milhões de anos 48

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56 As correlações temporais (correlações estratigráficas) entre camadas de rocha situadas a longa distância são realizadas com a utilização de fósseis (gêneros, espécies) que reúnem uma série de características especiais. Estes são chamados de fósseis-guia ou fósseis-índice. Além da grande distribuição geográfica (cosmopolitas), esses fósseis devem apresentar curta amplitude vertical (ter surgido e se extinguido rapidamente), devem ser facilmente identificáveis e devem ser abundantes. Os melhores fósseis-guia são organismos marinhos, de preferência, de hábito plantônico. 56

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