Uma anomalia do ciclo do carbono descoberta em rochas carbonáticas da Formação Neoproterozóica Hüttenberg do nordeste da Namíbia segue um padrão semelhante ao encontrado logo após o Grande Evento de Oxigenação, sugerindo novas evidências de como a atmosfera da Terra tornou-se totalmente oxigenada.

Usando a Formação Hüttenberg, que se formou entre um bilhão e meio bilhão de anos atrás, para estudar o tempo entre a mudança da Terra de um ambiente anóxico (ou seja, sem oxigênio) para um ambiente mais hospitaleiro que anunciou o reino animal, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Huan Cui do Instituto de Astrobiologia da NASA da Universidade de Wisconsin-Madison descobriu um alto nível de carbono. Este influxo de carbono, juntamente com mudanças em outros elementos, indica como a mudança nos níveis de oxigênio oceânico pode ter ajudado na evolução animal inicial.

O estudo, publicado na revista Precambrian Research, novo oxigênio emparelhado, enxofre, e dados de isótopos de estrôncio, com dados de isótopos de carbono publicados em 2009, obtido a partir de amostras de testemunhos de perfuração da Formação Hüttenberg. Juntos, os dados fornecem mais evidências de que o oxigênio da Terra aumentou de forma gradual, em vez de ficar restrito a dois grandes eventos que culminaram no Proterozóico (uma época geológica que durou entre 2,5 bilhões e 541 milhões de anos atrás). O padrão resultante de mudanças nas reações redox (ou seja, reações envolvendo oxigenação e redução por meio da troca de elétrons) foi denominado Anomalia de Hüttenberg, após a formação rochosa em que foi encontrado.

Dr. Alan J. Kaufman da Universidade de Maryland, que é o segundo autor do estudo e o autor principal do estudo de isótopos de carbono de 2009, diz que os dados emparelhados "sugerem que o aumento do oxigênio foi oscilatório através deste intervalo de 50 a 75 milhões de anos associado com a Anomalia de Hüttenberg e o Evento de Oxidação Neoproterozóico ou NOE no final do Proterozóico."

A anomalia mostra como as razões de isótopos de carbono ( ¹³ C / ¹² C) experimentou um aumento sustentado de 12 a 14 partes por mil em abundância por cerca de 15 milhões de anos antes de retornar aos níveis anteriores. Conforme os níveis de oxigênio no oceano aumentaram, sulfetos foram convertidos em sulfatos, que alguns micróbios usam em seu metabolismo para digerir e reciclar o carbono orgânico no fundo do mar. Os isótopos de oxigênio, carbono, e o enxofre movido em conjunto durante a Anomalia de Hüttenberg, convencer os cientistas de que o que eles estavam vendo não era apenas uma coincidência.

Flutuações selvagens

Embora seja aceito há muito tempo que altos níveis de oxigênio atmosférico abriram caminho para que os animais povoassem a Terra, os ciclos globais de carbono e oxigênio flutuaram descontroladamente durante o Proterozóico, entre o momento em que o oxigênio se acumulou pela primeira vez na atmosfera durante o Grande Evento de Oxigenação (GOE), cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, e o tempo em que eles se estabilizaram perto dos níveis modernos, uma vez que os animais tomaram o palco mundial após a NOE, cerca de 500 milhões de anos atrás.

Durante o tempo entre esses dois eventos, Acredita-se que pulsos de vida unicelular e níveis variáveis ​​de oxigênio nos oceanos tenham estimulado a evolução de uma vida mais complexa. Essas antigas oscilações de oxigênio foram cruciais para a evolução da vida multicelular na fronteira pré-cambriana-cambriana (541 milhões de anos atrás; o cambriano é um período geológico que marcou a origem e diversificação da complexa vida animal na Terra). À medida que poças de água oxigenada cresciam no oceano, a vida teve a oportunidade de se desenvolver em direção a um futuro em que o oxigênio estaria em níveis estáveis ​​e elevados. A Anomalia de Hüttenberg representa uma dessas janelas de oportunidade para a vida.

Kaufman compara o salto no oxigênio a outro oásis de oxigênio no tempo, o evento Lomagundi logo após o GOE. O evento Lomagundi foi descrito como um falso início, quando as concentrações de oxigênio aumentaram para níveis que poderiam sustentar alguma vida, antes de diminuir novamente. Não seria até o NOE que o oxigênio subiria aos níveis modernos.

"Aqui está uma anomalia isotópica no Neoproterozóico que está amplamente associada no tempo com o NOE, mas que tem uma estrutura de subida e descida muito semelhante ao GOE, "Kaufman disse à revista Astrobiology." Em ambas as extremidades do Eon Proterozóico, houve rachaduras continentais, glaciações, e profundas flutuações de carbono; assim como o GOE foi provavelmente responsável pela evolução de eucariotos simples, a NOE estava envolvida na evolução da multicelularidade. "

Então, o GOE deu início aos eucariotos, que são micróbios com células contendo um núcleo envolto por uma membrana, e a NOE introduziu animais ainda mais complexos. Cada um desses eventos excepcionais na história da Terra abrigou um conjunto de testes evolucionários que fomentou novas formas de vida. Como exatamente a Anomalia de Hüttenberg se encaixa nesses eventos ou exatamente que conseqüência evolucionária ela ainda está para ser vista.

Habitabilidade temporária

Durante o período entre o GOE e o NOE, bolsões ou bolhas de habitabilidade em um planeta praticamente inabitável apareceriam, mas essas manchas no radar eram reversíveis. A mudança das camadas de gelo ou a ausência de erosão diminuiria elementos como nitrogênio e fósforo necessários para fotossintetizar a vida, fazendo com que as assinaturas de oxigênio e carbono desapareçam. O ponto de inflexão apareceria no Período Cambriano, quando o planeta estava consistentemente oxigenado.

Vemos efeitos semelhantes de anomalias hoje; em nossa atmosfera quase sempre bem oxigenada, ainda existem ambientes pobres em oxigênio onde a vida luta para persistir ou segue um caminho evolutivo alternativo:mares interiores, cavernas subterrâneas e zonas mortas oceânicas onde persistem respiradores de sulfato ou nitrato, enquanto o resto do mundo respira oxigênio.

"Ainda existem ambientes anóxicos na Terra moderna, "Huan Cui, primeiro autor do artigo, diz. "Se você for para o Mar Negro, ainda é possível encontrar ambientes anóxicos locais no oceano moderno. "

Neste estudo, a anomalia era o oxigênio. Hoje, a anomalia é a falta de oxigênio.

Embora as rochas em outras áreas da Namíbia tenham sido bem estudadas, os estratos de rocha contendo a Anomalia de Hüttenberg foram erodidos em muitas seções, deixando a peça de dados crucial ausente por décadas.

Dando outra olhada

Dr. Paul Myrow, um professor de geologia do Colorado College que não estava envolvido com o estudo, diz que, dadas as restrições de tempo que este estudo fornece, mais pesquisadores agora darão uma olhada mais de perto em outras formações rochosas antigas e reexaminarão se essa anomalia existe em outro lugar do planeta.

Analisar se o aumento do oxigênio era restrito ou disseminado por todo o oceano antigo ou em diferentes continentes antigos é algo que todo estudo isotópico deve levar em consideração.

"Uma das maneiras de obtermos essa resposta é ver se o sinal da Anomalia de Hüttenberg pode ser comparado a lugares ao redor do mundo, "Myrow, que também estuda as condições do oceano pré-cambriano, diz. “Se há essa mudança que ocorreu em diferentes continentes ao mesmo tempo, então podemos estar mais confiantes sobre isso ser global. "

Em um momento em que a química oceânica do planeta, placas tectônicas e habitantes estavam em tal estado de desequilíbrio, a atmosfera instável e com baixo teor de oxigênio da Terra pode ser considerada extremamente perigosa pelos padrões atuais. Conforme a Terra estava mudando, sua estranheza adolescente se manifesta como fedorenta, poços sulfúricos, situações de vida cabeludas, mudanças temperamentais em suas acomodações, e irreverência para com seus coabitantes. A Anomalia de Hüttenberg é um pequeno passo em direção à Terra exibindo sua roupa suja, limpando e tornando-se apresentável para as formas de vida que evoluíram mais tarde.

Esta história foi republicada como cortesia da Revista Astrobiologia da NASA. Explore a Terra e muito mais em www.astrobio.net.