Novo padrão matemático oculto na história da Terra

Em um novo estudo, pesquisadores descobriram que os eventos que marcaram a história da Terra seguem um padrão. Publicado na revista científica Earth and Planetary Science Letters, o artigo apresenta um modelo matemático capaz de explicar melhor o passado e ajudar a humanidade a se preparar para o futuro.

“Nossas descobertas mostram que o que parecia ser um ruído irregular é, na verdade, a chave para entender como nosso planeta muda e até onde essa mudança pode ir”, disse o coautor do estudo Andrej Spiridonov, geólogo e paleontólogo da Universidade de Vilnius, na Lituânia, em um comunicado.

História da Terra era um aparente caos

Os grandes eventos no decorrer dos bilhões de anos da Terra são os marcadores para cada bloco de tempo geológico. Essas divisões vão desde as idades e épocas (com milhões de anos), até as longas unidades, como as eras e éons (bilhões de anos). Os maiores períodos abarcam os menores dentro de si em um sistema hierárquico.

O asteroide que dizimou os dinossauros há 66 milhões de anos é um exemplo. O impacto causou uma perturbação suficiente ao redor do globo para fechar a Era Mesozoica e dar início à Cenozoica, que segue até hoje e é dividida em três períodos com sete épocas.

Asteroide que extinguiu os dinossauros foi um marco na história do planeta. (Imagem: Mikael Damkier / Shutterstock)

Na nova pesquisa, os autores se dedicaram ao Éon Fanerozóico. Iniciado há cerca de 540 milhões de anos, ele inclui as eras Cenozóica, Mesozóica e Paleozóica, e é o atual éon da história geológica, tendo sido precedido pelo Proterozóico, Arqueano e Hadeano nos bilhões de anos anteriores.

O evento que o originou foi a Explosão Cambriana, momento em que organismos multicelulares complexos com partes firmes, e que deixavam fósseis, começaram a surgir. Esse evento marcou o surgimento dos principais grupos animais.

Pesquisadores encontraram um padrão no tempo geológico

Para entender o aparente caos da história geológico, o grupo tomou como base as divisões estabelecidas pela Comissão Internacional de Estratigrafia e analisou restos mortais de organismos marinhos preservados em rochas.

Os pesquisadores descobriram que os limites entre as unidades de tempo formam aglomerados separados por longos períodos de calma. Essa distribuição sugere um sistema multifractal: cada intervalo menor apresenta um padrão próprio, que se repete em escalas de tempo cada vez maiores.

A equipe então estimou a “escala de tempo externa” da Terra, ou seja, o tempo necessário para entender toda sua variabilidade natural. Segundo o estudo, seria necessário analisar trechos de 500 milhões a 1 bilhão de anos para se entender toda a gama de comportamentos de nosso planeta, tanto os períodos de calmaria, quanto as grandes crises.

Linha do tempo geológica ilustrada. Acreditava-se que os eventos que a definem eram caóticos, mas o novo estudo apresenta um padrão para os marcos da história da Terra
(Imagem: TimeLineArtist / Shutterstock)

Novo modelo matemático evita erros e ajuda pesquisadores

Os autores notaram que os registros geológicos se tornam menos completos quanto menores são os intervalos observados. Já quando períodos mais longos são examinados, a forma como dividimos o tempo pode distorcer o entendimento dos dados.

A equipe acredita que, sem entender esses padrões, outros pesquisadores podem tirar conclusões erradas ao estudar séries temporais, como a história do clima e da biodiversidade.

Para a ajudar e compreender as divisões temporais da história da Terra, os cientistas desenvolveram um novo modelo, chamado de “processo multifractal-Poisson composto”. Essa modelagem sugere que os eventos não são aleatórios nem uniformemente espaçados, mas ocorrem em “aglomerações dentro de aglomerações”, seguindo um processo estatístico estruturado.

Fóssil gigante de Barracudasauroides panxianensis — Estudo de fósseis e registros em rochas ajudam a recontar a história da Terra. No entanto, novo estudo sugere que é necessário cautela ao analisar períodos muito curtos ou excessivamente longos para se entender o passado. (Imagem: Didier Descouens / WIkimedia Commons)

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Além de colaborar para a compreensão do passado, esse novo modelo pode dar pistas sobre o que esperar do futuro de nosso planeta. Ao revelar como eventos extremos e períodos de estabilidade se organizam em padrões de longo prazo, ele ajuda a prever possíveis cenários de mudança ambiental e climática com base em dados históricos.

“Agora temos evidências matemáticas de que as mudanças no sistema terrestre não são apenas irregulares, elas são profundamente estruturadas e hierárquicas. Isso tem enormes implicações não apenas para a compreensão do passado da Terra, mas também para a forma como modelamos as futuras mudanças planetárias”, concluiu Spiridonov.