p Encontrado em joias, peças do carro, pigmentos, e reações químicas industriais, o cromo metálico e seus compostos são frequentemente empregados por sua cor, Finalizar, e propriedades anticorrosivas e catalíticas. Atualmente, geocientistas e paleoceanógrafos do MIT e do Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) estão procurando adicionar outro uso a essa lista:como uma forma de examinar mudanças químicas nos oceanos e na atmosfera da Terra antiga que são preservados no paleorregistro do fundo do mar. Mais especificamente, eles querem reconstruir os níveis crescentes de oxigênio atmosférico, que começou há cerca de 2,4 bilhões de anos, e seus efeitos nos mares. Uma vez que a biologia e o meio ambiente estão intimamente ligados, esta informação pode ajudar a iluminar como a vida da Terra e o clima evoluíram. p Embora os pesquisadores tenham aplicado amplamente o cromo como uma ferramenta para entender o registro de rochas em torno desta transição global, eles ainda estão descobrindo o que significam os diferentes sinais químicos. Isso é especialmente verdadeiro para avaliar sedimentos oceânicos, que poderia revelar onde e quando o oxigênio começou a penetrar e se formar nos oceanos. Contudo, os paleocientistas têm grande falta de compreensão de como vestígios de cromo interagem mecanicamente e ciclo na modernidade, mares oxigenados, muito menos os primeiros oceanos - um componente-chave necessário para qualquer interpretação - até agora.

p Pesquisa publicada recentemente no Anais da Academia Nacional de Ciências e liderado por Tianyi Huang, estudante de pós-graduação do Programa Conjunto da Instituição Oceanográfica do MIT-Woods Hole investigou a promessa do metal residual como um paleoproxi para oxigênio. Por esta, a equipe rastreou como os isótopos de cromo sensíveis ao oxigênio circulavam e como eles eram quimicamente oxidados ou reduzidos em uma mancha de água com deficiência de oxigênio no Oceano Pacífico tropical, um análogo para o início, mares anaeróbicos. Suas descobertas ajudam a validar o rastreamento de cromo como um instrumento confiável na caixa de ferramentas de geologia.

p "As pessoas viram que os isótopos de cromo nos registros geológicos meio que rastreiam os níveis de oxigênio atmosférico. Mas, porque você está usando algo que está enterrado nos sedimentos para interpretar o que está acontecendo na atmosfera, há um elo perdido no meio, e esse é o oceano, "diz Huang. Além disso, "como os ciclos de cromo podem mudar nossas interpretações dos registros geológicos."

p "A evolução do oxigênio na Terra só é conhecida de forma grosseira, mas é crucial para o desenvolvimento e sobrevivência da vida multicelular complexa, "diz Ed Boyle, professor de geoquímica oceânica do Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS); Diretor do Programa Conjunto MIT-WHOI; e coautor do estudo, junto com Simone Moos Ph.D. '18 da Elementar Corporation. "Além disso, há uma preocupação contínua com a diminuição dos níveis de oxigênio oceânicos no oceano nas últimas décadas, e precisamos de ferramentas para entender melhor a dinâmica do oxigênio do oceano. "

p Preenchendo uma lacuna

p Bilhões de anos atrás, quando a Terra e sua atmosfera eram essencialmente desprovidas de oxigênio molecular (O2), reações químicas e metabolismos biológicos teriam ocorrido de forma quimicamente reduzida, ambiente anaeróbico. Durante o Grande Evento de Oxidação, que ocorreu ao longo de milhões de anos, os níveis de oxigênio aumentaram em todo o planeta, e a vida mudou de acordo. Avançar, o ambiente tornou-se em grande parte oxidado, lutando contra processos de estresse, como ferrugem e radicais livres.

p Algumas evidências mostraram que as reações químicas envolvendo o cromo rastreiam esse processo, através dos efeitos em seus isótopos, cromo-52 e cromo-53, e seus estados de oxidação, principalmente o trivalente, forma reduzida Cr (III) e hexavalente, oxidou um Cr (VI). Este último é mais provável de ser encontrado em oxigenados, superfície da água do mar e é considerada um perigo para a saúde e o meio ambiente. Estudos anteriores mostraram que a parte superior do oceano tende a ter mais do isótopo mais pesado do que o mais leve, sugerindo alguma absorção preferencial por microrganismos marinhos. O problema, Huang observa, é que depois que o cromo entra nos oceanos pelos rios, os cientistas não sabem realmente os mecanismos por trás dessas observações e se as tendências são consistentes. Nas águas com deficiência de oxigênio de hoje, ela diz, "o cromo pode ser potencialmente reduzido, e queremos saber o sinal de isótopo desse e de outros processos de cromo que podem deixar uma impressão digital de isótopo. "

p Para investigar esses fenômenos, Huang juntou-se a dois cruzeiros de pesquisa para a zona de deficiência de oxigênio (ODZ) tropical oriental do Oceano Pacífico Norte e reuniu perfis verticais de amostras de água do mar até 3, 500 metros de um transecto de mar. Algumas dessas amostras de água do mar foram congeladas para serem analisadas quanto às concentrações de cromo trivalente e hexavalente. Depois de ser enviado de volta ao laboratório, essas amostras foram descongeladas e purificadas. A equipe analisou a composição isotópica das amostras de Cr (III). Eles então acidificaram as amostras de Cr (VI) para convertê-las em Cr (III) antes de realizar a mesma análise isotópica de antes. Os pesquisadores também mediram o cromo total nas amostras para ser capaz de contabilizar quaisquer transformações químicas ou migração dentro da ODZ. Com a adição de dados de outro cruzeiro, Boyle, Moos, e Huang examinou a fração de cada isótopo ao longo da faixa de profundidade, em comparação com um particionamento médio, para ver se havia algum enriquecimento em uma área particular do ODZ e em que estado de oxidação ele existia. Eles compararam isso com os níveis de oxigênio das amostras e colocaram os resultados no contexto de características conhecidas do oceano para ajudar a explicar como o cromo está circulando.

p Uma verdade fundamental para o ciclo do cromo

p Os oceanógrafos encontraram um padrão. Na superfície, oceano oxigenado, o cromo hexavalente foi consumido, provavelmente pela vida microbiana, e transportado para mais fundo, para o ODZ. Em torno da marca de 200 metros, o metal começou a se acumular na água do mar, e o isótopo mais leve, cromo-52, foi preferencialmente reduzido. Esta profundidade coincide com a anaeróbia, micróbios desnitrificantes que produzem nitrito. Huang diz que isso pode ser um sinal de que os ciclos de nitrogênio e cromo estão emaranhados, mas isso não exclui outros mecanismos bióticos ou abióticos, como redução por ferro, que pode estar afetando os registros de sedimentos oceânicos.

p O cromo não fica aqui para sempre, no entanto. Embora os dados mostrassem que a maior parte permaneceu na zona deficiente em oxigênio, que se estende de 90 a 800 metros, por cerca de 20-50 anos, uma pequena porção dele ligada a partículas que se afundam, afundou no oceano profundo, onde há mais oxigênio dissolvido, e posteriormente oxidado em cromo hexavalente. Aqui, poderia começar a incorporar e interagir com sedimentos.

p "Acho que é emocionante podermos determinar as espécies de cromo [oxidação], e a partir disso, poderíamos calcular seu fracionamento de isótopos, "diz Huang." Ninguém fez isso desta forma antes. "

p Trabalho deles, Huang diz, ajuda a validar o cromo como um indicador de diferentes ambientes redox. "Estamos vendo este sinal e não está desaparecendo." Avançar, parece consistente ao longo das estações. Contudo, a equipe ainda não está convencida. Eles planejam testar isso em outras zonas com deficiência de oxigênio ao redor do mundo para ver se uma assinatura semelhante de cromo aparece, bem como investigar a composição das partículas que se afundam transportando o cromo trivalente e a superfície dos sedimentos oceânicos, a fim de obter uma imagem mais completa do envolvimento do oceano.

p Por enquanto, eles desaconselham tirar conclusões, mas são cautelosamente otimistas sobre seu potencial. "Acho que as pessoas precisam interpretar esse proxy com mais cautela, "diz Huang." Pode não ser puramente o oxigênio atmosférico que está determinando a medição, mas pode haver outros processos [bióticos ou abióticos] no oceano que podem alterar seus paleorregistros. "Então, eles sugerem não ler muito os sinais de cromo no paleo-registro, ainda. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.