Rochas ultramáficas de Cabeço de Vide: análogo singular para entender a serpentinização em Marte

Abstract

Com base no Roteiro Europeu de Astrobiologia, os locais associados aos processos de serpentinização, tanto na Terra quanto em todo o Sistema Solar, estão a ganhar importância para o estudo da origem da vida. Uma vez que a crosta de Marte e da Terra é amplamente composta por rochas máficas e ultramáficas, essas observações levaram a um aumento no interesse pela origem da vida, tanto terrestre quanto extraterrestre. A serpentinização é um processo geoquímico hidrotermal que leva à oxidação de Fe²⁺ na olivina devido a sua hidratação e consequente produção de H₂ que pode ser explorado metabolicamente por vida microbiana. Além disso, o H₂ pode impulsionar a síntese de moléculas orgânicas em reações do tipo Fischer- Tropsch, como o metano. Isso é de vital interesse para a comunidade global de pesquisa focada na origem da vida. Ambientes propensos à serpentinização são de particular interesse, pois implicam a presença de vários "elementos-chave" para a vida como a conhecemos. Portanto, o conhecimento adequado da mineralogia detalhada das serpentinas terrestres é crucial para a interpretação dos dados adquiridos pelos “rovers” em Marte e contribui para a pesquisa da existência de vida passada ou atual em Marte. Devido à sua acessibilidade e serpentinização ativa, o complexo máfico-ultramáfico hidrotermalmente alterado de Cabeço de Vide, oferece uma oportunidade única para a investigação de rochas serpentinizadas continentais na Terra, enfatizando o fato de que os ultramáficos de CdV não são ofiolitos, mas estão associados à intrusão de plutão máfico/ultramáfico. A presente dissertação tem como objetivos a análise mineralógica e química bem como a investigação de bioassinaturas contidas nas rochas serpentinizadas de Cabeço de Vide (CdV), Portugal e comparação dos dados obtidos com os da cratera Jezero, Marte. Para a realização deste estudo recorreu-se às seguintes técnicas: difração de raios X, microscopia petrográfica, microscopia eletrónica de varrimento, difração de raios X, microscopia de fluorescência e à extração, tratamento e análise do gene16S rRNA. Os resultados obtidos confirmaram as semelhanças na litologia de CdV e da cratera de Jezero constituída maioritariamente por rochas ultramáficas serpentinizadas e carbonatos autigénicos, bem como a similaridade na composição mineralógica dominada por serpentinas, piroxenas, carbonatos ricos em Mg, Fe/Mg-esmectites e óxidos de Fe. Foi ainda possível com este trabalho comprovar, pela primeira vez, a presença de matéria orgânica preservada nas rochas serpentinizadas de Cabeço de Vide. A exploração de ambientes de serpentinização como Cabeço de Vide enfatiza a importância de compreender o papel da serpentinização na formação de compostos orgânicos e no suporte à vida microbiana potencial. O presente trabalho destaca-se de todos os já realizados até então tratando-se de uma primeira vez em que se confirma a presença do gene 16S rRNA em amostras rochosas recolhidas em ambiente de serpentinização continental e a elevadas profundidades.

Based on the European Astrobiology Roadmap, sites associated with serpentinization processes, both on Earth and throughout the Solar System, are gaining importance for the study of the origin of life. Since the crust of Mars and Earth is largely composed of mafic and ultramafic rocks, these observations have led to an increased interest in the origin of life, both terrestrial and extraterrestrial. Serpentinization is a hydrothermal geochemical process that leads to the oxidation of Fe²⁺ in olivine due to its hydration, resulting in the production of H₂, which can be metabolically exploited by microbial life. Additionally, H₂ can drive the synthesis of organic molecules in Fischer-Tropsch-type reactions, such as methane. This is of vital interest to the global research community focused on the origin of life. Environments prone to serpentinization are particularly interesting because they imply the presence of several "key elements" for life as we know it. Therefore, detailed knowledge of suitable terrestrial serpentines' mineralogy is crucial for interpreting data acquired by “rovers” on Mars and contributes to the research on the existence of past or present life on Mars. Due to its accessibility and active serpentinization, the hydrothermally altered mafic-ultramafic complex of Cabeço de Vide, provides a unique opportunity to investigate continental serpentinized rocks on Earth. It emphasizes that CdV ultramafics are not ophiolites but are associated with the intrusion of mafic/ultramafic plutons. The main objectives of this dissertation are the mineralogical and chemical analysis, as well as the investigation of bio-signatures contained in the serpentinized rocks of Cabeço de Vide (CdV), Portugal and comparison of the obtained data with those of Jezero Crater, Mars. For this study, the following techniques were used: X-ray diffraction, petrographic microscopy, scanning electron microscopy, fluorescence microscopy, and the extraction, treatment, and analysis of the 16S rRNA gene. The obtained results confirmed the similarities in lithology between CdV and Jezero Crater, Mars, both predominantly composed of serpentinized ultramafic rocks and authigenic carbonates. The study also verified, for the first time, the presence of preserved organic matter in the serpentinized rocks CdV. The exploration of serpentinization environments like CdV underscores the importance of understanding the role of serpentinization in the formation of organic compounds and the support of potential microbial life. This study stands out from all previous ones as it is the first time that the presence of the 16S rRNA gene in rock samples collected in a continental serpentinization environment at significant depths has been confirmed.