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Quão baixo foi? Estudo busca resolver o debate sobre o oxigênio na atmosfera primitiva da Terra
Usando modelagem por computador, Johnson e sua equipe determinaram quanto oxigênio poderia estar presente na superfície da Terra antes do Grande Evento de Oxidação - e as implicações para a vida na Terra primitiva.
Por Arizona State University - 30/09/2021


Representação artística de como a Terra poderia ter se parecido no Éon Arqueano, de 4 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás. Crédito: Peter Sawyer / Smithsonian Institution

Os cientistas há muito debatem quanto oxigênio molecular havia na atmosfera inicial da Terra. Cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, houve um aumento no oxigênio que transformou a atmosfera e a biosfera da Terra, eventualmente tornando possível a vida como a nossa. Essa transição é chamada de "Grande Evento de Oxidação". Mas quanto oxigênio havia na atmosfera antes dessa época?

Uma equipe de cientistas, liderada pela ex-aluna de doutorado da Arizona State University, Aleisha Johnson, tem trabalhado para desvendar o mistério de como o cenário foi montado para o Grande Evento de Oxidação.

Usando modelagem por computador, Johnson e sua equipe determinaram quanto oxigênio poderia estar presente na superfície da Terra antes do Grande Evento de Oxidação - e as implicações para a vida na Terra primitiva.

"Todos nós respiramos oxigênio e todos vivemos no único planeta conhecido onde isso é possível", diz Johnson. "Com nosso estudo, estamos um passo mais perto de entender como isso aconteceu - como a Terra foi capaz de fazer a transição e manter uma atmosfera rica em oxigênio ."

Os resultados de seu estudo foram publicados na Science Advances .

O quebra-cabeça de longa data

Geocientistas que estudam o registro de rochas da Terra encontraram evidências aparentemente conflitantes sobre a atmosfera primitiva da Terra. Por outro lado, as "impressões digitais" de oxigênio encontradas após o Grande Evento de Oxidação estão ausentes antes dessa época, levando alguns cientistas a argumentar que ele estava ausente.

Mas descobertas recentes sugerem pelo menos alguma decomposição de minerais comuns que reagem vigorosamente na presença de oxigênio, e pelo menos algum suprimento aos oceanos de elementos químicos como o molibdênio, que se acumulam nos rios e oceanos quando o oxigênio está presente. As linhas de evidência conflitantes criam um quebra-cabeça de longa data.

"As evidências pareciam contraditórias, mas sabíamos que deveria haver uma explicação", disse Johnson, que atualmente é pós-doutorado na National Science Foundation na Universidade de Chicago.

Para ajudar a resolver esse quebra-cabeça, Johnson e sua equipe escreveram um modelo de computador que usa o que se sabe sobre a química ambiental do molibdênio, as reações de minerais com pequenas quantidades de oxigênio e medições que outros fizeram da abundância de molibdênio em rochas sedimentares antigas, para descobrir a faixa de níveis de oxigênio que era possível na atmosfera da Terra antes de 2,4 bilhões de anos atrás.

"Este modelo de computador nos ajuda a quantificar quanto oxigênio é realmente necessário para produzir a química que é visível no registro da rocha", disse Johnson.
 
O que a equipe descobriu foi que a quantidade de oxigênio necessária para explicar a evidência de molibdênio era tão pequena que não teria deixado muitas outras impressões digitais.

"Há um velho ditado que diz que 'ausência de evidência não é evidência de ausência'", disse o coautor do estudo Ariel Anbar, que é professor da Escola de Exploração Terrestre e Espacial e da Escola de Ciências Moleculares da ASU. "Até agora, nossas ideias sobre a ausência de oxigênio antes do Grande Evento de Oxidação eram em grande parte moldadas por uma ausência de evidências. Agora temos motivos para pensar que estava lá - apenas em níveis mais baixos do que podiam ser detectados antes."

Os resultados apoiam outras linhas de evidência, sugerindo que o oxigênio estava sendo produzido, possivelmente pela biologia, muito antes do Grande Evento de Oxidação. Isso, por sua vez, ajuda os cientistas em sua busca para descobrir quais mudanças nos sistemas da Terra causaram uma das transformações mais importantes da história da Terra.

"Nossa esperança é que essas restrições ao oxigênio atmosférico antigo nos ajudem a entender a causa e a natureza do Grande Evento de Oxidação. Mas não se trata apenas da história da Terra. À medida que começamos a explorar mundos semelhantes à Terra orbitando outras estrelas, queremos saber se atmosferas ricas em oxigênio como a nossa são provavelmente comuns ou raras. Portanto, essa pesquisa também ajuda a informar a busca por vida em planetas diferentes do nosso ", disse Johnson.

Os autores adicionais neste estudo são Chadlin Ostrander do Woods Hole Oceanographic Institution, Stephen Romaniello da University of Tennessee, Christopher Reinhard do Georgia Institute of Technology, Allison Greaney do Oak Ridge National Laboratory e Timothy Lyons da University of California, Riverside.

 

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