Nós e todos os outros animais não estaríamos aqui hoje se nosso planeta não tivesse muito oxigênio em sua atmosfera e oceanos. Mas quão cruciais foram os altos níveis de oxigênio para a transição do simples, formas de vida unicelulares com a complexidade que vemos hoje?

Um estudo da Universidade da Califórnia, Os geoquímicos de Berkeley apresentam novas evidências de que altos níveis de oxigênio não eram críticos para a origem dos animais.

Os pesquisadores descobriram que a transição para um mundo com um oceano profundo oxigenado ocorreu entre 540 e 420 milhões de anos atrás. Eles atribuem isso a um aumento no O2 atmosférico a níveis comparáveis ​​aos 21% de oxigênio na atmosfera hoje.

Este aumento inferido ocorre centenas de milhões de anos após a origem dos animais, que ocorreu entre 700 e 800 milhões de anos atrás.

"A oxigenação do oceano profundo e nossa interpretação disso como resultado de um aumento no O2 atmosférico foi um evento bem tardio no contexto da história da Terra, "disse Daniel Stolper, professor assistente de ciências terrestres e planetárias na UC Berkeley. "Isso é significativo porque fornece novas evidências de que a origem dos primeiros animais, que exigia O2 para seus metabolismos, pode ter ocorrido em um mundo com uma atmosfera que tinha níveis de oxigênio relativamente baixos em comparação com os de hoje. "

Ele e o pós-doutorado Brenhin Keller relatarão suas descobertas em um artigo publicado online em 3 de janeiro antes da publicação no jornal Natureza . Keller também é afiliado ao Centro de Geocronologia de Berkeley.

O oxigênio desempenhou um papel fundamental na história da Terra, não só por causa de sua importância para os organismos que respiram oxigênio, mas por causa de sua tendência a reagir, frequentemente violentamente, com outros compostos para, por exemplo, enferrujar o ferro, plantas queimam e gás natural explode.

Rastreando a concentração de oxigênio no oceano e na atmosfera ao longo da história de 4,5 bilhões de anos da Terra, Contudo, não é fácil. Pelos primeiros 2 bilhões de anos, a maioria dos cientistas acredita que muito pouco oxigênio estava presente na atmosfera ou no oceano. Mas cerca de 2,5-2,3 bilhões de anos atrás, os níveis de oxigênio atmosférico aumentaram primeiro. Os efeitos geológicos disso são evidentes:as rochas em terra expostas à atmosfera repentinamente começaram a ficar vermelhas à medida que o ferro nelas reagia com o oxigênio para formar óxidos de ferro semelhantes à ferrugem do metal de ferro.

Os cientistas da Terra calcularam que nessa época, os níveis de oxigênio atmosférico primeiro excederam cerca de um centésimo milésimo do nível de hoje (0,001 por cento), mas permaneceu muito baixo para oxigenar o oceano profundo, que permaneceu basicamente anóxico.

Por volta de 400 milhões de anos atrás, depósitos de carvão fóssil aparecem pela primeira vez, uma indicação de que os níveis de O2 atmosférico eram altos o suficiente para suportar incêndios florestais, que requerem cerca de 50 a 70 por cento dos níveis modernos de oxigênio, e oxigenar as profundezas do oceano. Como os níveis de oxigênio atmosférico variaram entre 2, 500 e 400 milhões de anos atrás é menos certo e continua a ser um assunto de debate.

"Preencher a história dos níveis de oxigênio atmosférico de cerca de 2,5 bilhões a 400 milhões de anos atrás tem sido de grande interesse, dado o papel central do O2 em vários processos geoquímicos e biológicos. Por exemplo, uma explicação para por que os animais aparecem quando o fazem é porque foi quando os níveis de oxigênio se aproximaram das altas concentrações atmosféricas vistas hoje, "Stolper disse." Esta explicação requer que os dois estejam causalmente ligados, de modo que a mudança para os níveis atmosféricos de O2 quase modernos foi um fator ambiental para a evolução de nossos predecessores que requerem oxigênio. "

Em contraste, alguns pesquisadores acham que os dois eventos não estão relacionados. O ponto crítico para ajudar a resolver este debate é identificar quando os níveis de oxigênio atmosférico aumentaram para perto dos níveis modernos. Mas as estimativas anteriores de quando essa oxigenação ocorreu variam de 800 a 400 milhões de anos atrás, abrangendo o período durante o qual os animais se originaram.

Quando os níveis de oxigênio mudaram pela segunda vez?

Stolper e Keller esperavam apontar um marco importante na história da Terra:quando os níveis de oxigênio se tornassem altos o suficiente - cerca de 10 a 50 por cento do nível atual - para oxigenar as profundezas do oceano. Sua abordagem é baseada na observação do estado de oxidação do ferro em rochas ígneas formadas em erupções vulcânicas submarinas (referidas como "submarinas"), que produzem "almofadas" e fluxos maciços de basalto à medida que a rocha derretida é expelida das cristas oceânicas. Criticamente, após a erupção, a água do mar circula pelas rochas. Hoje, esses fluidos circulantes contêm oxigênio e oxidam o ferro nos basaltos. Mas em um mundo com oceanos profundos sem O2, eles esperavam pouca mudança no estado de oxidação do ferro nos basaltos após a erupção.

"Nossa ideia era estudar a história do estado de oxidação do ferro nesses basaltos e ver se poderíamos identificar quando o ferro começou a mostrar sinais de oxidação e, portanto, quando o oceano profundo começou a conter quantidades apreciáveis ​​de O2 dissolvido, "Stolper disse.

Para fazer isso, eles compilaram mais de 1, 000 medições publicadas do estado de oxidação do ferro de antigos basaltos submarinos. Eles descobriram que o ferro basáltico só se torna significativamente oxidado em relação aos valores magmáticos entre cerca de 540 e 420 milhões de anos atrás, centenas de milhões de anos após a origem dos animais. Eles atribuem essa mudança ao aumento dos níveis de O2 atmosférico para perto dos níveis modernos. Esta descoberta é consistente com algumas, mas não todas as histórias de concentrações de O2 atmosféricas e oceânicas.

“Este trabalho indica que um aumento do O2 atmosférico a níveis suficientes para oxigenar as profundezas do oceano e criar um mundo semelhante ao visto hoje não foi necessário para o surgimento dos animais, "Stolper disse." Além disso, o registro de basalto submarino fornece um novo, janela quantitativa para o estado geoquímico do oceano profundo, centenas de milhões a bilhões de anos atrás. "