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Cerca de 2,5 bilhões de anos atrás, o oxigênio livre, ou O2começou a acumular-se em níveis significativos na atmosfera da Terra, preparando o terreno para o surgimento de vida complexa no nosso planeta em evolução.
Os cientistas referem-se a este fenômeno como o Grande Evento de Oxidação, ou GOE, para abreviar. Mas o acúmulo inicial de O2 na Terra não era tão simples quanto o apelido sugere, de acordo com uma nova pesquisa liderada por um geoquímico da Universidade de Utah.
Este “evento” durou pelo menos 200 milhões de anos. E rastreando o acúmulo de O2 nos oceanos tem sido muito difícil até agora, disse Chadlin Ostrander, professor assistente do Departamento de Geologia e Geofísica.
“Dados emergentes sugerem que o aumento inicial de O2 na atmosfera da Terra era dinâmico, desdobrando-se aos trancos e barrancos até talvez 2.2. bilhões de anos atrás”, disse Ostrander, autor principal do estudo publicado em 12 de junho na revista Nature. “Nossos dados validam essa hipótese, indo até um passo além ao estender essa dinâmica ao oceano.”
A sua equipa de investigação internacional, apoiada pelo programa de Exobiologia da NASA, concentrou-se nos xistos marinhos do Supergrupo Transvaal da África do Sul, produzindo conhecimentos sobre a dinâmica da oxigenação dos oceanos durante este período crucial da história da Terra. Ao analisar razões isotópicas de tálio (Tl) estáveis e elementos sensíveis a redox, eles descobriram evidências de flutuações no O marinho2 níveis que coincidiram com mudanças no oxigênio atmosférico.
Essas descobertas ajudam a avançar na compreensão dos processos complexos que moldaram o O da Terra.2 níveis durante um período crítico na história do planeta que abriu o caminho para a evolução da vida como a conhecemos.
“Nós realmente não sabemos o que estava acontecendo nos oceanos, onde as primeiras formas de vida da Terra provavelmente se originaram e evoluíram”, disse Ostrander, que ingressou no corpo docente da U no ano passado vindo do Instituto Oceanográfico Woods Hole, em Massachusetts. “Então, conhecendo o O2 O conteúdo dos oceanos e como isso evoluiu com o tempo é provavelmente mais importante para o início da vida do que a atmosfera.”
A pesquisa baseia-se no trabalho dos coautores de Ostrander, Simon Poulton, da Universidade de Leeds, no Reino Unido, e Andrey Bekker, da Universidade da Califórnia, em Riverside. Em um estudo de 2021, sua equipe de cientistas descobriu que O2 só se tornou uma parte permanente da atmosfera cerca de 200 milhões de anos após o início do processo de oxigenação global, muito mais tarde do que se pensava anteriormente.
A evidência definitiva de uma atmosfera anóxica é a presença de assinaturas de isótopos de enxofre raros e independentes de massa em registros sedimentares anteriores ao GOE. Muito poucos processos na Terra podem gerar estas assinaturas de isótopos de enxofre, e pelo que se sabe, a sua preservação no registo rochoso quase certamente requer uma ausência de O atmosférico.2.
Durante a primeira metade da existência da Terra, sua atmosfera e oceanos foram em grande parte desprovidos de O2. Este gás estava sendo produzido por cianobactérias no oceano antes do GOE, ao que parece, mas nestes primeiros dias o O2 foi rapidamente destruído em reações com minerais expostos e gases vulcânicos. Poulton, Bekker e colegas descobriram que as raras assinaturas de isótopos de enxofre desaparecem, mas depois reaparecem, sugerindo múltiplos O2 sobe e desce na atmosfera durante o GOE. Este não foi um ‘evento’ único.
“A Terra não estava pronta para ser oxigenada quando o oxigênio começou a ser produzido. A Terra precisava de tempo para evoluir biológica, geológica e quimicamente para ser propícia à oxigenação”, disse Ostrander. “É como uma gangorra. Você tem produção de oxigênio, mas há tanta destruição de oxigênio que nada está acontecendo. Ainda estamos tentando descobrir quando inclinamos completamente a balança e a Terra não poderia voltar para uma atmosfera anóxica. “
O mapa O2 níveis no oceano durante o GOE, a equipe de pesquisa contou com a experiência de Ostrander com isótopos de tálio estáveis.
Isótopos são átomos do mesmo elemento que possuem um número desigual de nêutrons, o que lhes confere pesos ligeiramente diferentes. As proporções dos isótopos de um determinado elemento impulsionaram descobertas em arqueologia, geoquímica e muitos outros campos.
Os avanços na espectrometria de massa permitiram aos cientistas analisar com precisão as proporções de isótopos para elementos cada vez mais abaixo na Tabela Periódica, como o tálio. Felizmente para Ostrander e sua equipe, as proporções de isótopos de tálio são sensíveis ao soterramento de óxido de manganês no fundo do mar, um processo que requer O2 na água do mar. A equipe examinou isótopos de tálio nos mesmos xistos marinhos recentemente mostrados para rastrear O atmosférico2 flutuações durante o GOE com isótopos raros de enxofre.
Nos xistos, Ostrander e sua equipe encontraram enriquecimentos perceptíveis no isótopo de tálio de massa mais leve (203Tl), um padrão melhor explicado pelo soterramento de óxido de manganês no fundo do mar e, portanto, pelo acúmulo de O2 na água do mar. Esses enriquecimentos foram encontrados nas mesmas amostras sem as raras assinaturas de isótopos de enxofre e, portanto, quando a atmosfera não era mais anóxica. A cereja do bolo: o 203Os enriquecimentos de Tl desaparecem quando as raras assinaturas de isótopos de enxofre retornam. Essas descobertas foram corroboradas por enriquecimentos de elementos sensíveis a redox, uma ferramenta mais clássica para rastrear mudanças no antigo O2.
“Quando os isótopos de enxofre dizem que a atmosfera ficou oxigenada, os isótopos de tálio dizem que os oceanos ficaram oxigenados. E quando os isótopos de enxofre dizem que a atmosfera voltou a ser anóxica, os isótopos de tálio dizem o mesmo para o oceano”, disse Ostrander. “Portanto, a atmosfera e o oceano estavam se tornando oxigenados e desoxigenados juntos. Esta é uma informação nova e interessante para aqueles interessados na Terra antiga.”
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