p A quantidade de biomassa - vida - nos oceanos antigos da Terra pode ter sido limitada devido à baixa reciclagem do fósforo nutriente-chave, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Washington e da Universidade de St. Andrews, na Escócia. p A pesquisa, publicado online em 22 de novembro na revista Avanços da Ciência , também comenta sobre o papel do vulcanismo no suporte da biosfera inicial da Terra - e pode até mesmo se aplicar à busca por vida em outros mundos.

p O autor principal do artigo é Michael Kipp, um estudante de doutorado da UW em ciências terrestres e espaciais; coautora é Eva Stüeken, pesquisador da University of St. Andrews e ex-pesquisador de pós-doutorado da UW. Roger Buick, Professor de ciências terrestres e espaciais da UW, aconselharam os pesquisadores.

p Seu objetivo, Kipp disse, era usar modelagem teórica para estudar como os níveis de fósforo do oceano mudaram ao longo da história da Terra.

p "Estávamos interessados ​​no fósforo porque é considerado o nutriente que limita a quantidade de vida que existe no oceano, junto com carbono e nitrogênio, "disse Kipp." Você muda a quantidade relativa deles e você muda, basicamente, a quantidade de produtividade biológica. "

p Kipp disse que seu modelo mostra que a capacidade de reciclagem do fósforo no oceano antigo "era muito menor do que hoje, talvez cerca de 10 vezes menos. "

p Toda a vida precisa de comida abundante para prosperar, e o elemento químico fósforo - que chega ao oceano a partir dos rios como fosfato - é um nutriente essencial. Uma vez no oceano, o fósforo é reciclado várias vezes à medida que organismos como o plâncton ou algas eucarióticas que o "comem" são, por sua vez, consumidos por outros organismos.

p "Como esses organismos usam o fósforo, eles, por sua vez, são agredidos, ou morrem e outras bactérias decompõem sua matéria orgânica, "disse Kipp, "e eles liberam parte desse fósforo de volta para o oceano. Na verdade, ele circula várias vezes, "permitindo que o fósforo liberado se acumule no oceano. A quantidade de reciclagem é um controle fundamental sobre a quantidade de fósforo total no oceano, que por sua vez suporta a vida.

p Buick explicou:"Todo jardineiro sabe que suas plantas crescem apenas pequenas e desgrenhadas sem fertilizante de fosfato. O mesmo se aplica à vida fotossintética nos oceanos, onde o 'fertilizante' de fosfato vem em grande parte do fósforo liberado pela degradação do plâncton morto. "

p Mas tudo isso requer oxigênio. Nos oceanos ricos em oxigênio de hoje, quase todo o fósforo é reciclado dessa forma e pouca quantidade cai no fundo do oceano. Vários bilhões de anos atrás, na era pré-cambriana, Contudo, havia pouco ou nenhum oxigênio no ambiente.

p "Existem algumas alternativas ao oxigênio que certas bactérias podem usar, disse o co-autor Stüeken. "Algumas bactérias podem digerir alimentos usando sulfato. Outras usam óxidos de ferro." Sulfato, ela disse, foi o controle mais importante sobre a reciclagem de fósforo na era pré-cambriana.

p "Nossa análise mostra que essas vias alternativas eram a rota dominante de reciclagem de fósforo no Pré-cambriano, quando o oxigênio estava muito baixo, "Stüeken disse." No entanto, eles são muito menos eficazes do que a digestão com oxigênio, o que significa que apenas uma quantidade menor de biomassa poderia ser digerida. Como consequência, muito menos fósforo teria sido reciclado, e, portanto, a produtividade biológica total teria sido suprimida em relação a hoje. "

p Kipp comparou o oceano de baixo oxigênio da Terra primitiva a uma espécie de ambiente "enlatado", com oxigênio vedado:"É um sistema fechado. Se você voltar aos primeiros oceanos pré-cambrianos, não há muito acontecendo em termos de atividade biológica. "

p Stüeken observou que os vulcões eram a maior fonte de sulfato no Pré-cambriano, ao contrário de agora, e, portanto, eram necessários para sustentar uma biosfera significativa, permitindo a reciclagem do fósforo.

p Na verdade, menos esse sulfato vulcânico, Stüeken disse, A biosfera da Terra teria sido muito pequena, e pode não ter sobrevivido por bilhões de anos. As evidências, então, ilustram "como a vida está fortemente ligada a processos geológicos fundamentais, como o vulcanismo na Terra primitiva, " ela disse.

p A modelagem de Kipp e Stüeken pode ter implicações também para a busca por vida fora da Terra.

p Os astrônomos usarão os próximos telescópios terrestres e espaciais, como o Telescópio Espacial James Webb, previsto para lançamento em 2019, para procurar o impacto da biosfera marinha, como a Terra tem, na atmosfera de um planeta. Mas baixo fósforo, os pesquisadores dizem, poderia fazer com que um mundo habitado parecesse inabitado - gerando uma espécie de "falso negativo".

p Kipp disse, "Se houver menos vida - basicamente, menos produção fotossintética - é mais difícil acumular oxigênio atmosférico do que se você tivesse níveis de fósforo e taxas de produção modernos. Isso pode significar que alguns planetas podem parecer desabitados devido à falta de oxigênio, mas na realidade eles têm biosferas que são limitadas em extensão devido à baixa disponibilidade de fósforo.

p "Esses 'falsos negativos' são um dos maiores desafios que enfrentamos na busca por vida em outro lugar, "disse Victoria Meadows, Professor de astronomia da UW e investigador principal do Laboratório Virtual Planetário do Instituto de Astrobiologia da NASA, com base na UW.

p "Mas a pesquisa nos primeiros ambientes da Terra aumenta nossa chance de sucesso, revelando processos e propriedades planetárias que orientam nossa busca por vida em exoplanetas próximos."