Uma nova pesquisa liderada pela Universidade de St Andrews ajuda a responder a uma das perguntas mais frequentes em geociências, quando a Terra começou a se tornar habitável para a vida complexa?

A pesquisa, liderado pela Escola de Ciências da Terra e Ambientais, e publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) hoje aborda isso definindo o que veio primeiro, o Grande Evento de Oxidação (GOE) ou o período da Terra da bola de neve do Paleoproterozóico. O momento relativo desses eventos globais é fundamental para a compreensão das mudanças na composição atmosférica e nas condições climáticas, e como os primeiros sinais de vida na Terra começaram.

No início da história da Terra, a atmosfera carecia de oxigênio e, como tal, teria sido hostil a grande parte da vida que cobre o planeta hoje. Por mais de meio século, geocientistas têm tentado identificar exatamente quando os níveis de oxigênio atmosférico começaram a subir, permitindo que a Terra se tornasse mais habitável para complexos, vida multicelular. O consenso científico é que o primeiro aumento notável no oxigênio ocorreu durante o Grande Evento de Oxidação (GOE), em algum momento entre 2,4 e 2,3 bilhões de anos atrás.

Associado a este GOE, rochas do Canadá, África do Sul, A Rússia e outros lugares mostram que ocorreu uma grande glaciação global. Evidências geológicas sugerem que mantos de gelo se estenderam aos trópicos no que foi denominado um evento de 'bola de neve da Terra'. O que permaneceu obscuro, porém, é o tempo relativo desses eventos.

A equipe de pesquisadores se concentrou em definir o momento do GOE, examinando um conjunto de núcleos de perfuração do noroeste da Rússia (Fennoscandia), recolhidos como parte do programa internacional de perfuração FAR-DEEP. Os cientistas estudaram duas formações rochosas, a formação sedimentar de Seidorechka mais velha e a formação sedimentar de Polisarka mais jovem.

A equipe conduziu uma análise de isótopos de enxofre para determinar qual era o teor de oxigênio da atmosfera provável no momento em que cada sucessão de rocha foi depositada. Isso exigiu o desenvolvimento de uma nova técnica analítica capaz de analisar, com alta precisão, todos os quatro isótopos estáveis ​​de enxofre. Como resultado, a University of St Andrews agora tem o único laboratório no Reino Unido com essa capacidade e apenas o segundo laboratório no mundo a desenvolver esse método específico.

Mudanças nas quantidades relativas de cada isótopo de enxofre nas amostras permitiram à equipe identificar se os isótopos de enxofre nessas rochas seguem uma proporção previsível, fracionamento dependente de massa ou MDF, ou se eles falham em seguir uma proporção previsível, indicando fracionamento independente de massa ou MIF. Só é possível produzir e preservar MIF de enxofre em uma atmosfera com falta significativa de oxigênio; quando os níveis de oxigênio aumentam, enxofre MDF assume. Portanto, um marcador comum para o GOE é essa transição de MIF para MDF no registro de rock.

A análise descobriu que a formação sedimentar de Seidorechka mais antiga preserva o enxofre MIF, mas a formação sedimentar de Polisarka mais jovem preserva as condições de enxofre do MDF. Isso significa que o GOE ocorreu em algum momento entre a deposição dessas duas sucessões rochosas. Usando restrições de idade publicadas anteriormente, os pesquisadores concluíram que o GOE deve ter ocorrido entre 2,50 e 2,43 bilhões de anos atrás. Esta é uma idade mais avançada para o GOE, que anteriormente se pensava ter ocorrido de 2,48 a 2,39 bilhões de anos atrás e restringe uma idade mais estreita, intervalo de tempo de aproximadamente 70 milhões de anos em que poderia ter ocorrido.

Cientista líder, Dr. Matthew Warke, da Escola de Ciências da Terra e Ambientais, disse:"Nossa pesquisa nos permite dizer definitivamente que o GOE precedeu a primeira glaciação da Terra em forma de bola de neve na história, já que esta última teria ocorrido por volta de 2,42 bilhões de anos atrás. Isso levanta a possibilidade de que o aumento de oxigênio na atmosfera da Terra durante o GOE pode ter desencadeado uma das glaciações mais severas que o planeta já experimentou.

"Um possível mecanismo pelo qual isso pode ter acontecido, que seja consistente com nossos resultados e pensamento atual, é que o aumento dos níveis de oxigênio atmosférico pode ter desestabilizado criticamente uma estufa dominada pelo metano, fazendo com que as temperaturas da superfície caíssem rapidamente. Outros mecanismos podem ter operado, mas fundamentalmente nossos resultados excluem quaisquer mecanismos que invoquem que a glaciação em bola de neve ocorreu antes do GOE, resolvendo um dos problemas mais antigos da 'galinha ou do ovo' na história da Terra. "