p Para pesquisadores que buscam a história primordial do oxigênio na atmosfera da Terra, um novo estudo pode azedar alguns "Eureka!" momentos. Uma ferramenta contemporânea usada para rastrear oxigênio examinando estratos de rochas antigas pode produzir falsos positivos, de acordo com o estudo, e os resultados inconstantes podem ser mascarados como descobertas estimulantes. p Moléculas comuns chamadas ligantes podem influenciar os resultados de um traçador químico popular chamado sistema isotópico de cromo (Cr), que é usado para testar camadas de rochas sedimentares em busca de pistas sobre os níveis de oxigênio atmosférico durante a época em que a rocha se formou. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia demonstraram em laboratório que muitos ligantes podem ter criado um sinal muito semelhante ao do oxigênio molecular.

p "Existem algumas localizações geográficas e situações antigas onde sinais mensuráveis ​​poderiam ter sido gerados que não tinham nada a ver com a quantidade de oxigênio ao redor, "disse Chris Reinhard, um dos principais autores do estudo. Embora a nova pesquisa possa afetar a forma como algumas descobertas recentes são avaliadas, isso não significa que a ferramenta não seja útil em geral.

p Ferramenta de registro de rock

p "Não estamos tentando revolucionar a forma como a ferramenta é vista, "disse Yuanzhi Tang, que co-liderou o estudo. "Trata-se de compreender suas possíveis limitações para fazer uso criterioso dela em casos particulares."

p Tang e Reinhard, ambos professores assistentes de biogeoquímica na School of Earth and Atmospheric Sciences da Georgia Tech, publicou os resultados de sua equipe em um estudo em 17 de novembro, 2017, no jornal Nature Communications . Seu trabalho foi financiado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA, o programa de Exobiologia da NASA, e o Instituto Agouron.

p "Em um nível global, o sistema isotópico de cromo ainda é um grande indicador dos níveis de oxigênio atmosférico ao longo dos tempos, "Tang disse." O problema que expusemos no laboratório é mais local com amostras isoladas, especialmente durante épocas em que não havia muito oxigênio atmosférico. "

p Pulando ligantes

p Sem uma presença dominante de oxigênio, ligantes provavelmente são um ótimo substituto reativo, como os pesquisadores demonstraram em reações com o cromo. Como oxigênio, ligantes atraem fortemente pares de elétrons, que é o que os caracteriza como um grupo químico.

p E como reações com oxigênio, as reações com ligantes permitem que metais como o cromo se movam com mais facilidade no mundo. Nesse caso, os pesquisadores estavam interessados ​​em ligantes orgânicos, ligantes que contêm carbono.

p Eles estavam mais aptos a se equiparar ao efeito de mobilidade do oxigênio no cromo, que o fez terminar como os sinais em rochas sedimentares que os cientistas, hoje, procure como um sinal de oxigênio atmosférico antigo.

p Aqui está aproximadamente como funciona o sistema de isótopos de cromo, seguido por como ligantes orgânicos podem causar falsos positivos.

p Montanha-russa de cromo

p A Terra é um enorme laboratório químico que realiza reações em condições que variam do frio ártico ao calor vulcânico, e do esmagamento das profundezas do oceano a atmosferas superiores sem pressão. Ventos e ondas varrem materiais como esteiras transportadoras turbulentas, depositando alguns em sedimentos que mais tarde se transformam em pedra.

p O bilhete do Chromium para a viagem de montanha-russa até a rocha sedimentar era geralmente um agente oxidante que o tornava mais solúvel e mais capaz de flutuar, e o oxigênio atmosférico era um oxidante ideal. A reação química, que pode ser encontrado no estudo e envolveu a transferência de óxido de manganês para o cromo, seria um pouco como adicionar pontões a compostos de cromo.

p Por bilhões de anos, A atmosfera da Terra era quase desprovida de O2, mas depois que o oxigênio começou a aumentar, especialmente nos últimos 800 milhões de anos, tornou-se o oxidante dominante. E as características dos depósitos de cromo em camadas antigas de rocha se tornaram um grande indicador de quanto O2 estava na atmosfera.

p Hoje, pesquisadores testam amostras de camadas profundas de rocha para a relação entre dois isótopos de cromo, 52Cr, de longe o isótopo Cr mais comum, e 53Cr, para obter uma leitura da presença de oxigênio em eras geológicas.

p "Você pulveriza a rocha; você a dissolve com ácido, e então você mede a proporção de 53Cr a 52Cr no material usando espectrometria de massa, "Reinhard disse." É a proporção que importa, e será controlado por uma série de processos complexos, mas de um modo geral, 53Cr elevado em rochas sedimentares oceânicas tende a indicar oxigênio na atmosfera. "

p A propósito, esses isótopos de Cr são estáveis ​​e não sofrem decaimento radioativo, assim, o sistema não funciona da maneira que a datação por radiocarbono, que depende da decomposição do carbono 14.

p Impostor químico

p No laboratório, com uma pequena variedade de ligantes orgânicos, O grupo de Tang mostrou que as reações de cromo com ligantes levaram a sinais 53Cr / 52Cr que imitaram de perto os provenientes de reações de cromo-oxigênio.

p "Os ligantes também têm a capacidade de mobilizar o cromo, "Tang disse." Na verdade, ligantes podem ser um fator significativo no controle de sinais de isótopos de cromo em certos registros de rochas. "

p Ligantes orgânicos provavelmente existiam muito antes de a atmosfera da Terra se encher de O2. E hoje, centenas de milhões de anos depois que as reações ocorreram, é basicamente impossível descobrir se oxigênio ou ligantes estavam em ação.

p Pequenas discrepâncias

p Se não for contabilizado, reações de ligantes podem distorcer pequenos detalhes em registros de rochas sobre o oxigênio atmosférico, e eles podem já ter.

p Como paleontólogos, que catalogam ossos de animais antigos e outros fósseis, os geólogos continuam massivos, arquivos digitalizados de rocha que estudam para aprender mais sobre a antiga história geológica da Terra. Os cientistas começaram a testar amostras físicas deles com o sistema de isótopos Cr por volta de 2009 e adicionar os resultados aos registros.

p "Desde então, algumas discrepâncias surgiram, "Reinhard disse." Camadas de solo antigas estavam mostrando evidências de oxigênio quando provavelmente não deveria estar lá. Outras amostras do mesmo período não mostraram esse sinal. "

p Mas alguns pesquisadores confrontados com sinais estranhos de Cr pensaram que talvez tenham tropeçado em uma descoberta radical, e eles desenvolveram explicações de como o O2 pode ter sido surpreendentemente abundante no local solitário onde uma camada de rocha particular se formou, enquanto o oxigênio molecular era escasso no resto do globo. Outros ficaram intrigados com o fato de que os níveis de O2 atmosférico podem ter subido muito antes do que as evidências avassaladoras e amplas indicaram.

p "Muito disso pode ser atribuído a outros processos químicos e não a interações com o oxigênio, "Reinhard disse.

p O estudo pode servir como um conto de advertência sobre como visualizar os dados do isótopo Cr, especialmente quando eles saltam da página.