Roger Buick em 2004 no Monte McRae Shale, na Austrália Ocidental. Rochas perfuradas perto daqui mostram "sopros" de oxigênio ocorridos antes do Grande Evento de Oxidação, 2,4 bilhões de anos atrás. Novas análises mostram um pico ligeiramente anterior no elemento mercúrio emitido por vulcões, o que poderia ter impulsionado as populações de organismos unicelulares a produzir um “cheiro” temporário de oxigênio. Crédito:Roger Buick / Universidade de Washington
Uma nova análise de rochas de 2,5 bilhões de anos da Austrália descobriu que erupções vulcânicas podem ter estimulado o aumento da população de microrganismos marinhos, criando as primeiras baforadas de oxigênio na atmosfera. Isso mudaria as histórias existentes da atmosfera primitiva da Terra, que presumia que a maioria das mudanças na atmosfera primitiva eram controladas por processos geológicos ou químicos.
Embora focado na história inicial da Terra, a pesquisa também tem implicações para a vida extraterrestre e até mesmo para as mudanças climáticas. O estudo liderado pela Universidade de Washington, a Universidade de Michigan e outras instituições foi publicado em agosto no Proceedings of the National Academy of Sciences .
"O que começou a ficar óbvio nas últimas décadas é que, na verdade, há um grande número de conexões entre os sólidos, Terra sem vida e a evolução da vida, "disse a primeira autora Jana Meixnerová, um estudante de doutorado da UW em ciências terrestres e espaciais. "Mas quais são as conexões específicas que facilitaram a evolução da vida na Terra como a conhecemos?"
Em seus primeiros dias, A Terra não tinha oxigênio em sua atmosfera e poucos, caso existam, formas de vida que respiram oxigênio. A atmosfera da Terra tornou-se permanentemente rica em oxigênio há cerca de 2,4 bilhões de anos, provavelmente após uma explosão de formas de vida que fotossintetizam, transformando dióxido de carbono e água em oxigênio.
Mas em 2007, o co-autor Ariel Anbar da Arizona State University analisou rochas do Monte McRae Shale na Austrália Ocidental, relatando um sopro de oxigênio de curto prazo cerca de 50 a 100 milhões de anos antes de se tornar um elemento permanente na atmosfera. Pesquisas mais recentes confirmaram outros, picos de oxigênio de curto prazo anteriores, mas não explicou sua ascensão e queda.
No novo estudo, pesquisadores da Universidade de Michigan, liderado pelo co-autor correspondente Joel Blum, analisou as mesmas rochas antigas quanto à concentração e número de nêutrons no elemento mercúrio, emitido por erupções vulcânicas. Grandes erupções vulcânicas lançam gás de mercúrio na alta atmosfera, onde hoje circula por um ou dois anos antes de chover na superfície da Terra. A nova análise mostra um pico no mercúrio alguns milhões de anos antes do aumento temporário do oxigênio.
"Com certeza, na rocha abaixo do pico transitório de oxigênio, encontramos evidências de mercúrio, tanto em sua abundância quanto em seus isótopos, que seria mais razoavelmente explicado por erupções vulcânicas na atmosfera, "disse o co-autor Roger Buick, um professor UW de Ciências da Terra e Espaciais.
Estes são núcleos de perfuração de rochas do Monte McRae Shale no oeste da Austrália. A análise anterior mostrou um "cheiro" de oxigênio atmosférico antes do Grande Evento de Oxidação, 2,4 bilhões de anos atrás. Novas análises mostram um pico ligeiramente anterior em minerais produzidos por vulcões, que pode ter fertilizado as primeiras comunidades de micróbios para produzir o oxigênio. Crédito:Roger Buick / Universidade de Washington
Onde havia emissões vulcânicas, os autores raciocinam, deve ter havido lava e campos de cinzas vulcânicas. E essas rochas ricas em nutrientes teriam sofrido com o vento e a chuva, liberando fósforo em rios que poderiam fertilizar áreas costeiras próximas, permitindo que as cianobactérias produtoras de oxigênio e outras formas de vida unicelulares floresçam.
“Existem outros nutrientes que modulam a atividade biológica em escalas de tempo curtas, mas o fósforo é o mais importante em escalas de tempo longas, "Disse Meixnerová.
Hoje, o fósforo é abundante no material biológico e nos fertilizantes agrícolas. Mas em tempos muito antigos, intemperismo de rochas vulcânicas teria sido a principal fonte para este recurso escasso.
"Durante a meteorização sob a atmosfera arqueana, a rocha basáltica fresca teria se dissolvido lentamente, liberando o fósforo de macronutrientes essenciais para os rios. Isso teria alimentado micróbios que viviam nas zonas costeiras rasas e desencadeado o aumento da produtividade biológica que teria criado, como um subproduto, um pico de oxigênio, "Disse Meixnerová.
A localização precisa desses vulcões e campos de lava é desconhecida, mas grandes campos de lava com a idade certa existem na Índia moderna, Canadá e outros lugares, Buick disse.
"Nosso estudo sugere que, para esses sopros transitórios de oxigênio, o gatilho imediato foi um aumento na produção de oxigênio, em vez de uma diminuição no consumo de oxigênio por rochas ou outros processos não vivos, "Buick disse." É importante porque a presença de oxigênio na atmosfera é fundamental - é o maior impulsionador para a evolução de grandes, vida complexa. "
Em última análise, pesquisadores dizem que o estudo sugere como a geologia de um planeta pode afetar qualquer vida em evolução em sua superfície, uma compreensão que ajuda a identificar exoplanetas habitáveis, ou planetas fora do nosso sistema solar, na busca de vida no universo.
