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Ao usar a pirita para entender o oceano e a atmosfera da Terra: Pense localmente, não global
Os cientistas há muito usam informações de sedimentos no fundo do oceano - camadas de rocha e lama microbiana - para reconstruir as condições dos oceanos do passado.
Por Talia Ogliore - 26/02/2021


Domínio público

O fundo do oceano é vasto e variado, constituindo mais de 70% da superfície da Terra. Os cientistas há muito usam informações de sedimentos no fundo do oceano - camadas de rocha e lama microbiana - para reconstruir as condições dos oceanos do passado.

Essas reconstruções são importantes para entender como e quando o oxigênio se tornou disponível na atmosfera da Terra e, finalmente, aumentou para os níveis que suportam a vida como a conhecemos hoje.

No entanto, as reconstruções que dependem de sinais de rochas sedimentares, mas ignoram o impacto dos processos sedimentares locais, o fazem por sua própria conta e risco, de acordo com geocientistas, incluindo David Fike em Artes e Ciências na Universidade de Washington em St. Louis.

Seu novo estudo publicado em 26 de fevereiro na Science Advances é baseado na análise de um mineral chamado pirita (FeS 2 ) que é formado na presença de bactérias. Com seu ferro (Fe) e enxofre (S) com redução química, o soterramento da pirita nos sedimentos marinhos é um dos principais controles dos níveis de oxigênio na atmosfera terrestre e nos oceanos.

Os pesquisadores compararam a pirita em sedimentos coletados em um poço perfurado na plataforma na costa leste da Nova Zelândia com sedimentos perfurados na mesma bacia oceânica, mas a centenas de quilômetros no Pacífico.

"Fomos capazes de obter um gradiente de sedimentos rasos a profundos e comparar as diferenças entre essas composições isotópicas na pirita entre essas seções", disse Fike, professor de Ciências da Terra e planetárias e diretor de estudos ambientais da Universidade de Washington.

"Demonstramos que, para esta bacia em oceano aberto, você obtém sinais muito diferentes entre águas rasas e profundas , o que é uma evidência prima facie para argumentar que esses sinais não são a impressão digital global de oxigênio na atmosfera", disse Fike. , que também atua como diretor do Centro Internacional de Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade (InCEES) da Universidade de Washington.

Em vez de apontar diretamente para o oxigênio, os mesmos sinais da pirita poderiam ser reinterpretados, pois se relacionam a outros fatores importantes , disse Fike, como a mudança do nível do mar e as placas tectônicas.
 
Fike e o primeiro autor Virgil Pasquier, um pós-doutorado no Instituto Weizmann de Ciências em Israel, questionou pela primeira vez a maneira como a pirita foi usada como proxy em um estudo publicado no PNAS em 2017 usando sedimentos do Mar Mediterrâneo. Para sua pesquisa de pós-doutorado, Pasquier tem trabalhado com o professor Itay Halevy no Instituto Weizmann para entender os vários controles da composição isotópica da pirita. Seus resultados levantam preocupações sobre o uso comum de isótopos de enxofre de pirita para reconstruir o estado de oxidação em evolução da Terra.

"Estritamente falando, estamos investigando os ciclos acoplados de carbono, oxigênio e enxofre, e os controles sobre o estado de oxidação da atmosfera", disse Pasquier.

"É muito mais atraente para um jornal reconstruir as mudanças passadas na química dos oceanos do que focar no sepultamento de rochas ou no que aconteceu durante o sepultamento", disse ele. "Mas acho esta parte ainda mais interessante. Porque a maior parte da vida microbiana - especialmente quando o oxigênio estava inicialmente se acumulando na atmosfera - ocorria em sedimentos. E se nosso objetivo final é entender a oxigenação dos oceanos, então temos que entender isso. "

Para este estudo, a equipe conduziu 185 análises de isótopos de enxofre de pirita ao longo dos dois furos. Eles determinaram que as mudanças nos sinais da pirita do poço próximo à costa eram mais controladas pelas mudanças causadas pelo nível do mar na sedimentação local, ao invés de qualquer outro fator.

Em contraste, os sedimentos no poço mais profundo eram imunes às mudanças no nível do mar. Em vez disso, eles gravaram um sinal associado à reorganização de longo prazo das correntes oceânicas.

"Há um limite de profundidade da água", disse Roger Bryant, coautor e Ph.D. graduado pelo laboratório de Fike na Washington University, agora um pós-doutorado na University of Chicago. "Uma vez que você desce abaixo da profundidade da água, os isótopos de enxofre aparentemente não são sensíveis a coisas como clima e condições ambientais na superfície."

Fike acrescentou: "A Terra é um lugar complicado e precisamos nos lembrar disso quando tentamos reconstruir como ela mudou no passado. Existem vários processos diferentes que afetam os tipos de sinais que são preservados. Conforme tentamos para entender melhor a evolução de longo prazo da Terra, precisamos ter uma visão mais diferenciada sobre como extrair informações desses sinais. "

 

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