A Terra primitiva era quente, gasoso, planeta empoeirado e dinâmico com uma atmosfera e um oceano. Em seguida, sua superfície resfriou e estabilizou o suficiente para as nuvens, massas de terra e início da vida se formaram cerca de quatro bilhões de anos atrás, durante o que é chamado de idade isotópica das rochas, ou o período arqueano. Subprodutos químicos atmosféricos daquela época viajaram pelo ar e se depositaram dentro da rocha mais antiga do planeta, registrando as primeiras atividades da vida, como fotossíntese e produção de oxigênio.

Os isótopos de enxofre podem servir como traçadores de oxigênio atmosférico, e novos dados coletados da atmosfera atual na China por uma equipe internacional de pesquisadores, liderado pela Universidade da Califórnia em San Diego, indicam notável semelhança com a pegada isotópica encontrada em rochas antigas. Isso abre novas interpretações da assinatura sedimentar isotópica de enxofre do Período Arqueano - um substituto para as origens e evolução do oxigênio atmosférico e do início da vida na Terra.

O estudo liderado por Mark Thiemens, distinto professor de química e bioquímica; Mang Lin, um recente Ph.D. graduado pela UC San Diego e Yanan Shen, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, é publicado na edição atual do Proceedings of the National Academy of Sciences . A pesquisa envolveu medições atuais de aerossóis de sulfato de cinco isótopos de enxofre de amostras de aerossóis atmosféricos coletados no Monte Wuyi, um local remoto na China, e Guangzhou, uma megacidade. As medições de isótopos, realizado na UC San Diego e na Universidade de Ciência e Tecnologia da China, resolveu os mecanismos químicos e o transporte de aerossóis atmosféricos em um novo nível científico.

"Usando os isótopos estáveis ​​e radioativos, fomos capazes de nos concentrar em novas fontes de efeito isotópico hoje e definir melhor a atmosfera inicial e a evolução da vida, "Thiemens disse.

Thiemens explicou que na atmosfera arqueana os níveis de oxigênio e ozônio eram baixos o suficiente para que a luz ultravioleta (UV) penetrasse na superfície da Terra e dissociasse o dióxido de enxofre, produção forense de um padrão isotópico específico. O estudo revela que as composições de isótopos de enxofre estáveis ​​são anômalas e mimetizam as medições de antigos isótopos de enxofre.

Adicionalmente, Thiemens explicou que a fotodestruição do dióxido de enxofre pela luz ultravioleta na atmosfera da Terra primitiva fornece uma medida dos níveis de oxigênio. Ele disse que os níveis de oxigênio e ozônio da Terra primitiva eram suficientemente baixos para que a luz ultravioleta atingisse a superfície da Terra, dissociando o dióxido de enxofre e produzindo as anomalias.

A medição das anomalias de enxofre nas rochas mais antigas como uma medida dos níveis de oxigênio foi descoberta no laboratório do Thiemens Research Group na UC San Diego com James Farquhar e Huiming Bao. O método é amplamente usado para rastrear os níveis de oxigênio antes de cerca de 2,2 bilhões de anos atrás, quando os níveis de oxigênio e ozônio aumentaram a tais níveis que a luz ultravioleta foi filtrada e a anomalia desapareceu do registro de rocha.

"Uma surpresa das medições de Mang Lin foi que com o traçador estratosférico combinado Sulphur-35 (um isótopo de enxofre radioativo), e outro isótopo estável de enxofre estável, não há correlação, "disse Thiemens." Foi demonstrado pela correlação com produtos de combustão conhecidos que os processos de queima de biomassa e combustão produzem esta anomalia isotópica específica, que não era conhecido antes, fornecendo uma nova interpretação da química da Terra primitiva e sugerindo que existem outros processos que ocorrem na Terra primitiva, como vulcões, que poderia produzir as anomalias junto com a fotólise de luz ultravioleta. "

De acordo com Thiemens, este estudo fornece "mais uma aljava na flecha" de analisar os processos que ocorrem na Terra primitiva e definir a origem e a mudança da vida.