11 de maio de 2019

Uniformitarismo e evolução: o tempo e o ritmo do jovem geólogo Charles Darwin

Por Marco Gonzalez

Um martelo na mão e uma ideia na cabeça

O inglês Charles Robert Darwin (1809-1882), autor de "A Origens das Espécies", especialmente quando jovem se reconhecia como geólogo, tanto quanto qualquer outra categoria das Ciências Naturais. O contato que teve com o pensamento geológico da sua época influenciou a abordagem dos fenômenos que encontrou durante os cinco anos da viagem de circunavegação no veleiro Beagle. Seu olhar atento aos processos que atuam na Terra e os fósseis coletados naquela viagem aperfeiçoaram suas intuições e amadureceram seu pensamento sobre a evolução das espécies.

Charles Darwin (provavelmente com pouco menos de 30 anos) em aquarela pintada por George Richmond, no final dos anos 1830, após o retorno da viagem do Beagle (Wikipedia)

Darwin confessou em carta a suas irmãs: "literalmente não consigo dormir por pensar na minha geologia". Ele acreditava que esta era uma área que viabilizava um campo de pensamento muito maior do que os outros ramos da história natural.

Sua paixão pelo detalhe, evidenciada na viagem do Beagle, viabilizou a obtenção das informações necessárias para seus estudos posteriores, fez com que ele visse o que outros não viram e possibilitou a construção de uma abrangente e consistente teoria.

Em geral, pensa-se na evolução das espécies como um tema relacionado à biologia, mas ele é mais abrangente e alcança outras áreas da ciência como, por exemplo, o estudo dos fósseis. Através deles é possível comparar as idades das rochas e investigar ambientes passados. A evolução das espécies, neste sentido, é a estrutura que apóia pesquisas como estas.

Os geólogos e a geologia da época

A ciência geológica no início do século XIX era um empreendimento relativamente novo com linhas de investigação orientadas por estudos mineralógicos, práticas de mineração, teorias sobre a origem da Terra e estudos de registros de fósseis.

Embora se acreditasse em um uma longa história para a Terra, não havia consenso sobre sua idade, principalmente pela ausência de modos adequados de calculá-la. Houve tentativas com taxas de sedimentação e fenômenos geofísicos que resultaram em valores entre 100 milhões e vários bilhões de anos.

Esta e outras dúvidas motivaram alguns cientistas a contribuíram significativamente para a construção do conhecimento geológico daquela época.

O geólogo alemão Abraham Gottlob Werner (1749-1817)

Werner (ao lado, em 1801) acreditava no "netunisno", uma teoria que descreve a Terra, no passado, completamente coberta por oceanos de cujas águas, aos poucos, todos os minerais teriam precipitado em distintas camadas. Como os netunistas não previam um núcleo fundido para a Terra, os vulcões seriam fenômenos recentes causados pela combustão espontânea de leitos subterrâneos de carvão. O basalto e rochas similares seriam acumulações daquele oceano antigo. Neste ponto surgiu uma grande controvérsia quando alguns geólogos passaram a reconhecer minerais com origem ígnea.

O principal trabalho de Werner foi a criação, em 1774, de um esquema de cores abrangente para descrição e classificação de minerais. Ele também "demonstrou" que as rochas da Terra teriam sido depositadas em uma ordem definida. Sem nunca ter viajado, ele supôs que esta ordem, no mundo todo, deveria ser a mesma das rochas que observou na Saxônia, no leste da Alemanha.

O paleontólogo francês George Cuvier (1769-1832)

Cuvier (ao lado, em 1840) e outros cientistas propuseram a teoria do Catastrofismo que, baseada em lacunas de registros fósseis, estabelecia que violentas catástrofes, como a inundação bíblica, teriam causado severas extinções de seres vivos na Terra.

Tanto os netunistas quanto os catastrofistas compreendiam que todas as características terrestres teriam sido criadas num determinado momento e o tempo teria avançado a partir daí. Esta hipótese permitia que se acreditasse que a Terra fosse relativamente jovem.

O Netunismo passou a ser desacreditado quando os cientistas passaram a encontrar rochas primitivas acima de rochas secundárias ou de transição mais jovens e também quando se verificou que as rochas ígneas eram produzidas pelo resfriamento do magma e não pela precipitação da água.

O fazendeiro, médico, químico e naturalista escocês James Hutton (1726–1797)

Hutton (ao lado, antes de 1798) é reconhecido como o fundador da geologia moderna. Ele acreditava que a Terra estava em perpétua formação, com material fundido elevando montanhas e sofrendo erosão e sedimentos sendo depositados para formar novas rochas. Tal conjunto de processos constituiria um grande ciclo geológico que se completa inúmeras vezes.

Ele reconheceu que compreender como esses processos acontecem é a chave para entender a história da Terra. A geologia, assim, passou a ser tratada como ciência.

Em 1787 na Escócia, Hutton observou suas primeiras superfícies de discordância na ilha de Arran, em Jedburg e a famosa discordância angular no Ponto Siccar.

Ponto Siccar, um promontório rochoso na Escócia que inspirou o Uniformitarismo de James Hutton (Foto de Dave Souza)

O advogado e geólogo britânico Sir Charles Lyell (1797-1875)

Lyell (ao lado, em 1875) publicou, na década de 1830, seu livro Princípios de Geologia, onde explicou a teoria uniformitarista em detalhes refinados. A imagem de um planeta antigo e dinâmico teve um efeito muito profundo sobre os pensadores que se seguiram à consolidação, com Hutton e Lyell, da teoria do Uniformitarismo. Esta teoria estabelece que os processos em ação na Terra são graduais, de pequena escala e perduram por longos períodos de tempo. Com ela, cada vez mais, a geologia ganhou impulso e cresceu como disciplina altamente detalhada e funcional.

Ele se via como “o salvador espiritual da geologia, libertando a ciência da antiga herança de Moisés”. Mesmo esquecendo esta imagem dramática, deve-se reconhecer que Lyell realmente exerceu importante papel em prol da geologia ao influenciar muitos cientistas da época, especialmente Darwin.

Seção ideal de parte da crosta terrestre mostrando as origens das rochas aquosas (sedimentares), vulcânicas, metamórficas e plutônicas - Gravura de "Elementos de Geologia", de 1839, e da segunda edição americana de 1857 de "Princípios de Geologia", ambos de Charles Lyell.

Outros estudiosos da geologia que também se salientaram


Smith,
em 1837

Sedgwick,
em 1832

Humboldt,
em 1857

Mohs,
em 1829

Mesmo com pouca educação formal, o inglês William Smith (1769-1839) teve reconhecido seu trabalho em geologia. Ele foi o primeiro a usar os fósseis como ferramenta para mapear rochas obedecendo a ordem estratigráfica. Aplicou esses princípios, em 1815, em um mapa da Inglaterra e do País de Gales e em seções geológicas.

O geólogo autodidata inglês Adam Sedgwick (1785-1873) estudou os estratos do País de Gales e, em 1835, batizou como Cambriano o período compreendido por aquelas rochas. Simpático ao Catastrofismo, Sedgwick se opunha aos longos éons de Hutton e às alterações graduais de Lyell, mas não apoiava os cientistas que distorciam seus achados geológicos para adaptá-los às suas crenças.

O geógrafo, cartógrafo e naturalista alemão Alexander von Humboldt (1769-1859), o barão von Humboldt, desenvolveu ramos da geografia climática e humana, a fitogeografia e a geopolítica, tendo estabelecido conceitos importantes para a geografia moderna.

O geólogo e mineralogista alemão Carl Friedrich Christian Mohs (1773–1839) desenvolveu a escala Mohs de dureza de minerais em 1812 e publicou um dos primeiros livros modernos sobre classificação e identificação mineral em 1824.

O estudante Darwin

Darwin nasceu em Shrewsbury, cidade do condado de Shropshire, na Inglaterra, e desde cedo, com 9 ou 10 anos, já colecionava "pedrinhas". Durante seus anos de escola, continuou interessado em química e em minerais.

Seu pai pretendia que ele se tornasse pastor anglicano, mas Darwin se interessou por história natural e chegou a estudar medicina na Universidade de Edimburgo (1825-1827). Neste período, frequentou cursos de ciências naturais e assistiu a algumas palestras sobre geologia (que, por sinal, considerou chatas) dadas pelo naturalista e mineralogista escocês Robert Jameson.

Repelido pelo horror às cirurgias (no início do século XIX), abandonou a medicina e obteve seu diploma de bacharel em Teologia em 1831 no Christ College da Universidade de Cambridge. Nesta Universidade (1828-1831), assistiu às palestras privadas sobre geologia e botânica dadas por Sedgwick e pelo botânico e geólogo britânico John Stevens Henslow. Darwin chegou a lecionar geologia em Cambridge sob a supervisão de Sedgwick, que era presidente da recém formada Geological Society of London.

Identificação na entrada da Geological Society of London (por Alan Levine)

A geologia de campo e o Beagle

Interessado em adquirir os fundamentos do trabalho de campo geológico, de geologia estrutural e de classificação de rochas, após o bacharelado em Cambridge, Darwin passou um verão “geologizando” ("geologising" era um termo que ele próprio usava) no País de Gales com Sedgwick, que o ensinou a desenhar mapas geológicos e a catalogar e descrever amostras.

Para esta excursão, Darwin comprou um clinômetro com uma bússola incorporada para medir o mergulho e a direção dos estratos, bem como um martelo de geólogo para a coleta de amostras de rochas.

Enquanto isto, o professor Henslow recomendou Darwin ao capitão Robert FitzRoy do navio da Marinha Real Britânica HMS Beagle (HMS significa "Her/His Majesty's Ship"). O oficial naval e meteorologista inglês FitzRoy, também geólogo amador, procurava um talentoso naturalista com conhecimento geológicos adicionais para acompanhá-lo na viagem do Beagle com o objetivo de melhorar os mapas náuticos da América do Sul e reunir evidências geológicas sobre o dilúvio bíblico. O jovem Darwin, com 22 anos de idade, aceitou a oportunidade e se juntou à tripulação do Beagle em uma viagem que durou de 1831 a 1835

Mapa do percurso da viagem de circunavegação do Beagle com Darwin (Wikimedia)

Em sua viagem a bordo do Beagle, além de seu equipamento de campo, Darwin levou o livro de Lyell "Princípios de Geologia" que havia recebido de presente do capitão FitzRoy. A principal preocupação de Darwin na viagem do Beagle era entender a relação variável entre os níveis da terra e do mar.

Além do livro de Lyell, Darwin tinha a bordo acesso a uma biblioteca completa para identificação de minerais. Ele podia consultar a Seleção das Memórias Geológicas, de 1824, que continha uma carta de identificação mineral compilada pelo geólogo francês Alexandre Brongniart, além da Nomenclatura de Cores de Werner publicada pelo pintor de flores escocês Patrick Syme em 1821.

Em abril de 1832, o Beagle chegou ao Rio de Janeiro, no Brasil, com Charles Darwin enjoado. Ele logo se recuperou e em 9 de abril já estava na praia de Jaconé, em Maricá, descrevendo "beachroks" (depósitos sedimentares de praia cimentados pela precipitação em geral carbonática e cuja litificação usualmente se dá na zona intermarés. Na região Nordeste do Brasil, recebem o nome de arrecifes).

Afloramento de "beachrocks" descrito por Charles Darwin em 9 de abril de 1832 na Praia de Jaconé, em Maricá, RJ (Foto por Vitor M. R. do Nascimento).

Darwin descrevia rochas com base em suas propriedades visíveis. Por exemplo, ele usou termos como "porphyry" para rochas com cristais grandes e bem visíveis e "greenstone" para rochas magmáticas hoje classificadas como dolerito-basalto (neste caso gerou um confusão aos estudantes atuais já que greenstone é o nome usado hoje para uma rocha metamórfica). Outros termos, como "amígdalas" (cavidades cheias de cristais encontrados em fluxos de lava basáltica) ele trouxe dos geólogos alemães, especialmente das obras de von Humboldt.

As ideias contidas em "Princípios de Geologia" de Lyell influenciaram grandemente o pensamento de Darwin e o Uniformitarismo pareceu coerente com os registros de fósseis marinhos encontrados na viagem em rochas acima do nível do mar, como as que observou em Cabo Verde.

Darwin coletou amostras de rochas no Brasil, estudou fósseis na Argentina e no Uruguai, mediu camadas geológicas na Terra do Fogo e até mesmo experimentou um terremoto no Chile. Nos cinco anos da viagem do Beagle, Darwin passou cerca de dois terços do seu tempo em terra, tendo a geologia como foco principal. Desde a passagem pelas ilhas de Cabo Verde, até as alturas dos Andes e os recifes de coral do Pacífico, ele escreveu 1.383 páginas de anotações sobre geologia e 368 sobre plantas e animais.

Cartoon criado provavelmente pelo artista de bordo Augustus Earle mostrando Darwin (de cartola) e a tripulação no Beagle (a foto do cartoon é de Sotheby).
A tripulação, de acordo com relatos, reclamava dos itens "amaldiçoados" coletados por Darwin (espécimes botânicos e especialmente os fósseis) que "entupiam" o convés.

Em todos os lugares por onde esteve, como nas Ilhas Galápagos onde estudou a viscosidade dos fluxos de lava, Darwin continuava a imaginar eventos pequenos e episódicos a remodelar completamente a superfície da Terra durantes vastos períodos de tempo.

Contribuições geológicas

Os geólogos, e dentre eles os ex-professores de Darwin, após seu retorno à Inglaterra, mostraram-se receptivos às suas descobertas geológicas. Elas estimularam a opinião científica e mesmo opinião pública.

Naturalmente, a ciência evoluiu e muitas teorias geológicas de Darwin, assim com as de seus contemporâneos, foram substituídas pela teoria da Tectônica de Placas. Entretanto, ele desenvolveu uma importante argumentação sobre a elevação e o afundamento da crosta que se tornou a base de uma explicação inovadora para a origem de recifes de coral. Sua explicação para o fenômeno foi importante para o atual entendimento da expansão do fundo do mar e da própria teoria da Tectônica de Placas.

Muitos cientistas, inclusive Lyell, acreditavam que os recifes de coral encontrados no Pacífico ocidental, atualmente conhecidos como atóis, tinham origem associada a bordas de crateras de vulcões submarinos. Darwin explicou que os atóis se formam com a subsidência das ilhas e o contínuo crescimento dos corais que, assim, permanecem mesmo sem as ilhas.

Esta hipótese é coerente com a ideia de Darwin sobre as alterações compensatórias graduais de seções independentes da crosta terrestre. Darwin acreditava que tais deslocamentos verticais estariam associados a processos sísmicos e vulcânicos. Ele argumentou, por exemplo, que seções do Oceano Pacífico estariam afundando em contrapartida à elevação da América do Sul.

Imagem de satélite dos recifes de coral da ilha de Canton, com 33 km de comprimento (Wikipedia).
Canton está localizada no oceano Pacífico, entre Havaí e Fiji e é o maior dos atóis do arquipélago de Fênix.

Darwin interpretava a crosta terrestre como enormes folhas de rochas (similares às placas tectônicas) que subiam e desciam à medida que o material fundido era aquecido e resfriado, expandido e colapsado. Esses movimentos seriam a força motriz de todas as alterações geológicas, como as altas planícies da América do Sul, as ilhas de coral baixas do Oceano Pacífico e até mesmo a geologia da Europa. Darwin anotou em um dos seus cadernos: "a geologia do mundo todo se tornará simples".

Um fato importante para os estudos de Darwin nas costas da América do Sul foi a descoberta de conchas a milhares de metros acima do nível do mar, reafirmando o que havia visto no início da viagem em Cabo Verde. Estas observações o convenceram de que porções da crosta haviam sido erguidas gradualmente. Sua convicção foi reforçada em fevereiro de 1835 ao testemunhar um terremoto que elevou o porto de Concepción, no Chile, bem acima do nível do Oceano Pacífico.

A ideia de que a sequência de fósseis através do tempo representa sucessivos eventos de alterações evolutivas e de extinções foi uma contribuição de Darwin que, aplicada à geologia, colocou a bioestratigrafia em um patamar mais elevado, inclusive ajudando a calibrar datações radiométricas.

Outras ramos da geologia também passaram a usar os princípios darwinianos, como a tafonomia, que analisa a decomposição e a fossilização dos organismos no tempo, e a paleoecologia, que reconstrói dados de ecossistemas do passado através do estudo de fósseis. Para tanto, estas áreas dependem da compreensão sobre a evolução das espécies.

Publicações geológicas

Os estudos geológicos publicados em três livros (todos anteriores ao "A Origem das Espécies", que teve primeira edição em 1859) já mostravam Darwin como um pensador independente, não impressionado pela opinião da maioria. Na verdade, Darwin pretendia escrever um único livro sobre a geologia com os dados coletados nos cinco anos da viagem no Beagle, mas acabou subdividindo os assuntos em algumas publicações. Seguem as principais:

  • artigo sobre o vulcanismo na América do Sul (1838);
  • artigo sobre os terraços paralelos de Glen Roy na Escócia (1839);
  • artigo sobre sedimentos erráticos na América do Sul (1841);
  • artigo sobre uma notável barra de arenitos de Pernambuco, na costa do Brasil (1841), considerado o primeiro trabalho científico sobre "beachrocks" brasileiros;
  • livro "A estrutura e a distribuição dos recifes de coral" (1842), sobre as ilhas que lentamente se afogam no Pacífico;
  • livro "Observações geológicas nas ilhas vulcânicas visitadas durante a viagem do HMS  Beagle" (1844), sobre as ilhas Ascensão e Santa Helena, no Atlântico Sul, e Galápagos, no Pacífico, com breves notas sobre a África do Sul e a Austrália; 
  • artigo sobre a poeira transportada pelo vento e encontrada nos navios que atravessam o Atlântico (1845);
  • artigo sobre a geologia das Ilhas Falkland (1846); e 
  • livro "A América do Sul" (1846), sobre o continente que Darwin mais explorou e estudou.

Neste último trabalho, Darwin reuniu todos os resultados geológicos e paleontológicos que obteve procurando demonstrar como a estrutura da Terra poderia ser melhor explicada através de movimentos verticais.

Com estas publicações, Darwin ganhou reconhecimento junto à Geological Society of London, tendo sido nomeado seu secretário para o período de 1838 a 1841. Em 1859, ele recebeu a Medalha Wollaston, maior honraria da Geological Society of London, por suas contribuições geológicas.

A aposentadoria

Em julho de 1838, Darwin visitou Glen Roy, na Escócia, e após publicou sobre os terraços paralelos das encostas das montanhas locais defendendo uma origem marinha para eles, baseando-se nas observações que fez na Terra do Fogo. Em 1841, uma nova teoria surgiu associando os terraços escoceses às margens de antigos lagos glaciais represados por glaciares. Era a explicação para aqueles terraços proposta pelo geólogo suíço Louis Agassiz, que levou em consideração, ao contrário de Darwin (e outros), que a Terra havia experimentado uma "época de grande frio" com geleiras muito difundidas em toda a Europa.

Quando Darwin realizou seu último trabalho de campo, em 1842, viajando a North Wales para avaliar as evidências das glaciações no norte do País de Gales, acabou reconhecendo que sua versão para Glen Roy era um "erro gigantesco".

saúde de Darwin, que se tornou precária desde esta época, foi fator decisivo para que ele abandonasse sua fase geológica aproximadamente aos trinta e três anos de idade. A partir de então se dedicou inteiramente aos resultados das observações que fez durante a viagem do Beagle.

Charles Darwin (com 72 anos) em réplica de 1883 feita por John Collier a partir de retrato de 1881 (Wikipedia)

O tempo e o ritmo

A mente de Darwin foi moldada profundamente por hipóteses e métodos geológicos da era Vitoriana em sua caminhada em direção a uma plena compreensão da evolução das espécies através da seleção natural.

O Uniformitarismo, ao contrário do Catastrofismo, foi o apoio ideal para Darwin imaginar o tempo e o ritmo para a evolução das espécies. Se a Terra era capaz de alterações tão profundas ao longo do tempo, então seria possível raciocinar dobre a adaptação e a sobrevivência das espécies neste ambiente em constante mudança.

A geologia forneceu indícios sobre a viabilidade de longos períodos necessários para os lentos processos exigidos para a seleção natural. Conforme argumentava Lyell, a Terra teria existido por tempo suficiente para permitir o acúmulo de pequenas alterações com enormes efeitos, como a criação de novos continentes ou, de acordo com Darwin, para a evolução das espécies. Ele logo compreendeu o grande impacto que mudanças lentas e graduais podem ter e que, assim, diferentes espécies teriam tempo para evoluir nos éons geológicos.

teoria de Darwin revolucionou a biologia e todo este conhecimento ecoou de volta para a geologia enfatizando o tempo e o ritmo da Terra (assim como da vida sobre ela) e salientando que o que vemos hoje é o produto desta longa história.

Caricatura de Darwin, uma crítica ao que ele teria dito (e não disse) sobre seres humanos descenderem de macacos (adaptado da Wikipedia - o martelo incluído tenta destacar a importância dos seus estudos geológicos)
Darvin nunca disse que o homem evoluiu a partir dos macacos. Ele previu que os ancestrais humanos seriam encontrados na África onde algum "futuro geólogo" encontraria fósseis de um antigo ancestral comum conectando macacos modernos a humanos modernos.

O geólogo britânico John Wesley Judd, um tipo de confidente geológico de Darwin em seus últimos anos, afirmou que "não é demais dizer que, se Darwin não tivesse atuado como geólogo, a 'Origem das Espécies' não poderia ter sido escrita por ele". Se você também tem um grande projeto relacionado às ciências naturais, siga os conselhos do geólogo Walter L. Manger: "viaje muito e observe com cuidado, pois a geologia é aprendida através das solas dos seus sapatos, não pelo fundilho das suas calças!". Ou seja, faça como Darwin. Você só precisa do tempo e do ritmo dele.

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