Petrologistas da Rice University que recriaram quente, condições de alta pressão de 60 milhas abaixo da superfície da Terra encontraram uma nova pista sobre um evento crucial no passado profundo do planeta.

Seu estudo descreve como o carbono fossilizado - os restos das primeiras criaturas unicelulares da Terra - poderia ter sido absorvido e preso nas profundezas do interior da Terra a partir de cerca de 2,4 bilhões de anos atrás - uma época em que o oxigênio atmosférico aumentou dramaticamente. O jornal está online esta semana no jornal Nature Geoscience .

"É um conceito interessante, mas para que a vida complexa evolua, a primeira forma de vida precisava ser profundamente enterrada no manto do planeta, "disse Rajdeep Dasgupta, um professor de Ciências da Terra na Rice. "O mecanismo para esse enterro vem em duas partes. Primeiro, você precisa de alguma forma de placas tectônicas, um mecanismo para transportar os restos de carbono das primeiras formas de vida de volta à Terra. Segundo, você precisa da geoquímica correta para que o carbono orgânico possa ser carregado profundamente no interior da Terra e, assim, removido do ambiente da superfície por um longo tempo. "

Em questão está o que causou o "grande evento de oxidação, "um aumento acentuado no oxigênio atmosférico que está bem documentado em inúmeras rochas antigas. O evento é tão conhecido pelos geólogos que muitas vezes se referem a ele simplesmente como o" GOE ". Mas, apesar dessa familiaridade, não há consenso científico sobre o que causou o GOE. Por exemplo, os cientistas conhecem a vida mais antiga conhecida da Terra, cianobactérias unicelulares, extraiu o dióxido de carbono da atmosfera e liberou oxigênio. Mas o aparecimento do início da vida foi empurrado cada vez mais para o passado com as recentes descobertas de fósseis, e os cientistas agora sabem que as cianobactérias eram prevalentes pelo menos 500 milhões de anos antes do GOE.

"As cianobactérias podem ter desempenhado um papel, mas o GOE foi tão dramático - a concentração de oxigênio aumentou em até 10, 000 vezes, que as cianobactérias por si mesmas não poderiam explicar isso, "disse a co-autora Megan Duncan, que conduziu a pesquisa para seu doutorado. dissertação em Rice. "Também deve haver um mecanismo para remover uma quantidade significativa de carbono reduzido da biosfera, e, assim, mudar a concentração relativa de oxigênio dentro do sistema, " ela disse.

Remover carbono sem remover oxigênio requer circunstâncias especiais porque os dois elementos são propensos a se ligar um ao outro. Eles formam um dos principais componentes da atmosfera - dióxido de carbono - bem como todos os tipos de rochas carbonáticas.

Dasgupta e Duncan descobriram que a composição química do "derretimento de silicato" - a rocha crustal que derrete e sobe de volta à superfície por meio de erupções vulcânicas - desempenha um papel crucial para determinar se o carbono orgânico fossilizado, ou grafite, afunda no manto ou sobe de volta à superfície através do vulcanismo.

Duncan, agora um cientista pesquisador na Instituição Carnegie em Washington, D.C., disse que o estudo é o primeiro a examinar a capacidade de transporte de grafite de um tipo de fundido conhecido como riolito, que é comumente produzido nas profundezas do manto e carrega quantidades significativas de carbono para os vulcões. Ela disse que a capacidade de transporte de grafite da rocha riolítica é crucial porque se a grafite é propensa a pegar uma carona de volta à superfície por meio da extração de fundido riolítico, não teria sido enterrado em quantidades suficientes para dar conta do GOE.

"A composição do silicato desempenha um papel importante, "Ela disse." Cientistas já haviam analisado a capacidade de transporte de carbono em composições que eram muito mais ricas em magnésio e pobres em silício. Mas as composições desses fundidos riolíticos são ricas em silício e alumínio e têm muito pouco cálcio, magnésio e ferro. Isso é importante porque o cálcio e o magnésio são cátions, e eles mudam a quantidade de carbono que você pode dissolver. "

Dasgupta e Duncan descobriram que os derretimentos riolíticos podiam dissolver muito pouca grafite, mesmo quando muito quente.

"Essa foi uma das nossas motivações, "disse Dasgupta, professor de ciências da terra. "Se as zonas de subducção no passado eram muito quentes e produziam uma quantidade substancial de derretimento, eles poderiam desestabilizar completamente o carbono orgânico e liberá-lo de volta à superfície?

"O que mostramos foi que mesmo muito, temperaturas muito altas, não muito desse carbono grafítico se dissolve na fusão, "disse ele." Portanto, embora a temperatura esteja alta e você produza muito derretimento, este carbono orgânico não é muito solúvel naquele fundido, e o carbono fica enterrado no manto como resultado.

"O que é interessante é que, com o início e o ritmo esperado de sepultamento da crosta terrestre no manto profundo, começando um pouco antes do GOE, e com nossos dados experimentais sobre a eficiência de soterramento profundo de carbono reduzido, poderíamos modelar o aumento esperado de oxigênio atmosférico em todo o GOE, "Dasgupta disse.

A pesquisa apóia as conclusões de um artigo de 2016 do colega petrologista de Rice Cin-Ty Lee e colegas que sugeriu que as placas tectônicas, a formação de continentes e o surgimento da primeira infância foram fatores-chave no desenvolvimento de uma atmosfera rica em oxigênio na Terra.

Duncan, que se concentra cada vez mais em sistemas exoplanetários, disse que a pesquisa pode fornecer pistas importantes sobre o que os cientistas devem procurar ao avaliar quais exoplanetas podem sustentar a vida.