Misterul apariției oxigenului pe Pământ, la un pas de a fi elucidat. Ce au descoperit cercetătorii?

Timp de 2 miliarde de ani din istoria Pământului, abia dacă a existat oxigen în aer. În timp ce unii microbi realizau fotosinteza în ultima parte a acestei perioade, oxigenul nu se acumulase încă la niveluri care să aibă un impact asupra biosferei globale.

Dar, undeva în urmă cu aproximativ 2,3 miliarde de ani, acest echilibru stabil, cu un nivel scăzut de oxigen, s-a schimbat, iar oxigenul a început să se acumuleze în atmosferă, ajungând în cele din urmă la nivelurile de susținere a vieții pe care le cunoaștem astăzi.

• Coliziunile celeste rezolvă misterul modului în care roiurile galactice rămân fierbinți
• Test de cultură generală. Cum știm cât de departe sunt stelele?

Această infuzie rapidă este cunoscută sub numele de Marele Eveniment de Oxigenare, sau GOE. Ceea ce a declanșat evenimentul reprezintă încă unul dintre marile mistere ale științei.

Potrivit Phys.org, o nouă ipoteză, propusă de oamenii de știință de la MIT, sugerează că oxigenul a început în cele din urmă să se acumuleze în atmosferă datorită interacțiunilor dintre anumiți microbi marini și mineralele din sedimentele oceanice.

Ce ar fi împins planeta de la deficit de oxigen, la o stare bogată în oxigen?

Aceste interacțiuni au ajutat la împiedicarea consumului de oxigen, declanșând un proces prin care din ce în ce mai mult oxigen a devenit disponibil pentru a se acumula în atmosferă.

Oamenii de știință și-au expus ipoteza folosind analize matematice și evolutive, demonstrând că au existat într-adevăr microbi care au dezvoltat capacitatea de a interacționa cu sedimentele în modul propus de cercetători.

Studiul lor, apărut în Nature Communications, este primul care face legătura între co-evoluția microbilor și a mineralelor și oxigenarea Pământului.

„Probabil că cea mai importantă schimbare din istoria planetei a fost oxigenarea atmosferei”, spune autorul studiului, Daniel Rothman. „Acum, noi arătăm cum interacțiunile dintre microbi, minerale și mediul geochimic au acționat pentru a crește oxigenul din atmosferă”.

Apariția oxigenului pe Terra, unul dintre marile mistere ale științei

Nivelurile actuale de oxigen din atmosferă reprezintă un echilibru stabil între procesele care produc oxigen și cele care îl consumă. Înainte de GOE, atmosfera menținea un alt tip de echilibru, într-un mod care nu lăsa mult oxigen în plus pentru atmosferă.

„Dacă ne uităm la istoria Pământului, se pare că au existat două salturi, în care s-a trecut de la o stare cu oxigen scăzut, la o stare stabilă cu mai mult oxigen”, notează Gregory Fournier, co-autorul studiului. „Aceste salturi nu ar fi putut fi din cauza unei creșteri treptate a excesului de oxigen. Trebuie să fi existat o buclă de răspuns care a cauzat această schimbare treptată a stabilității”.

El și colegii săi s-au întrebat dacă aceasta ar fi putut proveni de la un proces din ocean care a făcut ca o parte din carbonul organic să nu fie disponibil pentru consumatorii săi.

Carbonul organic este consumat în principal prin oxidare, de obicei însoțită de consumul de oxigen – un proces prin care microbii din ocean folosesc oxigenul pentru a descompune materia organică.

Echipa a identificat un grup de microbi în adâncurile oceanului

Astfel, cercetătorii au elaborat un model matematic. Potrivit acestuia, dacă microbii posedau capacitatea de a oxida doar parțial materia organică, materia parțial oxidată s-ar lega chimic de mineralele din sedimente într-un mod care ar proteja materialul de oxidarea ulterioară.

Oxigenul care, altfel, ar fi fost consumat pentru a degrada complet materialul ar fi liber să se acumuleze în atmosferă. Echipa a identificat și un grup de microbi care oxidează parțial materia organică în adâncurile oceanului. Acești microbi aparțin grupului bacterian SAR202, iar oxidarea lor parțială se realizează prin intermediul unei enzime speciale.

Echipa a efectuat o analiză pentru a vedea cât de departe în timp poate fi urmărit microbul și gena pentru enzimă. Au descoperit că bacteria avea într-adevăr strămoși dinainte de GOE și că gena pentru enzimă putea fi urmărită în diverse specii microbiene, până în timpurile anterioare GOE.

Pentru a confirma această ipoteză va fi nevoie de cercetări ulterioare, însă echipa a introdus un nou suspect în misterul privitor la modul în care s-a oxigenat atmosfera Pământului.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Meteoriții care au contribuit la apariția Pământului s-ar fi format în afara Sistemului Solar

Ce s-ar întâmpla dacă Luna Pământului ar fi făcută din gaz?

Ar putea un asteroid să lovească Pământul în 2023? Iată ce au descoperit astronomii

Istoria străveche a Pământului, dezvăluită cu ajutorul nisipului