Fósseis e camadas de rocha

O primeiro esqueleto de Archaeopteryx, um animal com penas, dentes e cauda óssea, foi encontrado na Alemanha em 1861, dois anos após a publicação de Origin.

A maioria dos seres vivos desaparece sem deixar vestígios quando morre. Um fóssil só se forma quando restos ou vestígios, como pegadas, são soterrados rapidamente e preservados, geralmente em sedimentos que depois se transformam em rocha. Partes duras, como conchas, ossos e dentes, se preservam com muito mais frequência que corpos moles. Mesmo assim, fósseis de todo o mundo registram o que viveu em cada época e mostram que os organismos do passado eram diferentes dos atuais. O soterramento ajuda muito: o registro fóssil dos neandertais é especialmente rico, em parte porque eles enterravam seus mortos.

Como ler as camadas

Os sedimentos se depositam em camadas, chamadas estratos, e cada nova camada fica sobre a anterior. Daí vem o princípio da superposição: em uma sequência não perturbada, cada estrato é mais recente que os de baixo e mais antigo que os de cima. Uma segunda regra trata das rochas que atravessam as camadas. Um dique, uma faixa de rocha antes fundida que corta os estratos, é mais recente que todas as camadas que atravessa e mais antigo que qualquer camada depositada sobre seu topo. Nenhuma dessas regras fornece uma idade em anos. Elas estabelecem uma sequência, chamada datação relativa.

Alguns fósseis funcionam como marcadores de tempo especialmente úteis. Um fóssil-guia pertence a um tipo de organismo que viveu durante um intervalo limitado do tempo geológico, mas teve ampla distribuição. Encontrá-lo em uma rocha de um país e em outra muito distante indica aos geólogos que as duas rochas se formaram aproximadamente na mesma época. Os fósseis-guia estão ligados à escala de tempo relativa, com períodos como Cambriano, Devoniano e Jurássico.

Idades em anos

As idades em anos vêm de átomos radioativos, que decaem a uma taxa constante. A meia-vida é o tempo necessário para que metade dos átomos do elemento-pai de uma amostra decaia. O Serviço Geológico dos Estados Unidos lista o urânio-238, que se transforma em chumbo-206 com meia-vida de 4.5 bilhões de anos, e o potássio-40, que se transforma em argônio-40 com meia-vida de 1.3 bilhão de anos. Esses relógios lentos datam rochas vulcânicas antigas, como um derrame de lava ou um dique entre camadas com fósseis. O carbono-14 tem meia-vida de 5730 anos. Os seres vivos o incorporam enquanto vivem, por isso ele permite datar madeira, ossos e conchas de um passado mais recente. Após uma meia-vida, resta metade dos átomos do elemento-pai; após duas, um quarto; após três, um oitavo. Por essas medições, a Terra tem cerca de 4.5 bilhões de anos, e mais de 80 por cento desse tempo passou antes de a vida complexa aparecer nas rochas.

Fósseis entre dois grupos

A teoria de Darwin prevê que, de vez em quando, devem aparecer fósseis com uma combinação de características de dois grupos. Archaeopteryx viveu no Jurássico Superior, de 149 a 145 milhões de anos atrás, onde hoje fica a Alemanha. O primeiro esqueleto foi encontrado em 1861, e o Museu de História Natural de Londres o comprou em 1862; ele continua exposto como o exemplar de Londres. Tinha asas largas com penas, como uma ave, mas também dentes afiados e uma longa cauda óssea. Hoje, os cientistas consideram as aves um ramo sobrevivente dos dinossauros. Tiktaalik roseae é outro exemplo. Trata-se de um peixe de 375 milhões de anos, encontrado em 2004 na ilha de Ellesmere, no Ártico canadense, com ossos e articulações dentro das nadadeiras anteriores. Segundo a equipe da Universidade de Chicago que o encontrou, ele viveu cerca de 12 milhões de anos antes dos primeiros animais de quatro patas e mostra características de tetrápodes surgindo em um peixe. A equipe o procurou de propósito em rochas da idade adequada, onde antes havia riachos rasos.