A existência de mundos alienígenas habitáveis ​​tem sido um esteio da cultura popular por mais de um século. No século 19, astrônomos acreditam que os marcianos podem estar usando conexões de transporte baseadas em canais para atravessar o planeta vermelho. Agora, apesar de viver em uma época em que os cientistas podem estudar planetas a anos-luz de nosso próprio sistema solar, a maioria das novas pesquisas continua a diminuir as chances de encontrar outros mundos nos quais os humanos possam viver. O maior obstáculo pode ser o oxigênio - os colonos humanos precisariam de uma atmosfera com alto teor de oxigênio para respirar.

Então, como tivemos a sorte de evoluir em um planeta com bastante oxigênio? A história dos oceanos e da atmosfera da Terra sugere que a elevação aos níveis atuais de O₂ foi muito difícil. O consenso atual é que a Terra sofreu um aumento de três etapas nos níveis de oxigênio atmosférico e oceânico, o primeiro sendo chamado de "Grande Evento de Oxidação" em cerca de 2,4 bilhões de anos atrás. Depois disso, veio o "Evento de Oxigenação Neoproterozóica" cerca de 800 milhões de anos atrás, e, finalmente, o "Evento de Oxigenação Paleozóica" cerca de 400 milhões de anos atrás, quando os níveis de oxigênio na Terra atingiram seu pico moderno de 21%.

O que aconteceu durante esses três períodos para aumentar os níveis de oxigênio é um assunto para debate. Uma ideia é que novos organismos "bioengenharia" o planeta, reestruturando a atmosfera e os oceanos por meio de seus metabolismos ou de seus estilos de vida. Por exemplo, o surgimento de plantas terrestres há cerca de 400 milhões de anos poderia ter aumentado o oxigênio na atmosfera por meio da fotossíntese terrestre, substituindo as bactérias fotossintéticas do oceano, que foram as principais produtoras de oxigênio durante a maior parte da história da Terra. Alternativamente, Mudanças nas placas tectônicas ou erupções vulcânicas gigantescas também foram associadas aos eventos de oxigenação da Terra.

Essa história baseada em eventos de como o oxigênio se tornou tão abundante na Terra implica que temos muita sorte de viver em um mundo com alto teor de oxigênio. Se uma erupção vulcânica não tivesse acontecido, ou um certo tipo de organismo não evoluiu, então o oxigênio pode ter parado em níveis baixos. Mas nossa última pesquisa sugere que esse não é o caso. Criamos um modelo de computador do carbono da Terra, ciclos de oxigênio e fósforo e descobriram que as transições de oxigênio podem ser explicadas pela dinâmica inerente do nosso planeta e provavelmente não exigiram eventos milagrosos.

Fósforo - o elo que faltava

Uma coisa que achamos que está faltando nas teorias sobre a oxigenação da Terra é o fósforo. Este nutriente é muito importante para as bactérias e algas fotossintéticas do oceano. A quantidade de fósforo marinho existente controlará, em última instância, quanto oxigênio é produzido na Terra. Isso ainda é verdade hoje - e tem sido assim desde a evolução dos micróbios fotossintéticos, cerca de três bilhões de anos atrás.

A fotossíntese no oceano depende do fósforo, mas altos níveis de fosfato também impulsionam o consumo de oxigênio nas profundezas do oceano por meio de um processo chamado eutrofização. Quando os micróbios fotossintéticos morrem, eles se decompõem, que consome oxigênio da água. Conforme os níveis de oxigênio caem, os sedimentos tendem a liberar ainda mais fósforo. Este ciclo de feedback remove rapidamente o oxigênio. Isso significa que os níveis de oxigênio nos oceanos foram capazes de mudar rapidamente, mas eles foram protegidos ao longo de longas escalas de tempo por outro processo envolvendo o manto da Terra.

Ao longo da história da Terra, a atividade vulcânica liberou gases que reagem com e removem o oxigênio da atmosfera. Esses fluxos de gás diminuíram ao longo do tempo devido ao resfriamento do manto da Terra, e nosso modelo de computador sugere que essa redução lenta, junto com a evolução inicial da vida fotossintética, foi tudo o que foi necessário para produzir uma série de aumentos graduais nos níveis de oxigênio.

Esses aumentos graduais têm uma clara semelhança com o aumento de oxigênio em três etapas que ocorreu ao longo da história da Terra. O modelo também apóia nossa compreensão atual da oxigenação dos oceanos, que parece ter envolvido vários ciclos de oxigenação e desoxigenação antes que os oceanos se tornassem resilientemente oxigenados como são hoje.

O que é realmente empolgante em tudo isso é que o padrão de oxigenação pode ser criado sem a necessidade de saltos evolutivos complexos e difíceis para a frente, ou eventos vulcânicos ou tectônicos catastróficos circunstanciais. Portanto, parece que a oxigenação da Terra pode ter sido inevitável depois que a fotossíntese evoluiu - e as chances de mundos com alto teor de oxigênio existirem em outros lugares poderiam ser muito maiores.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.