De unde provine oxigenul care face posibilă existența vieții pe Pământ?

Oxigenul din atmosfera Pământului face ca acesta să fie o planetă locuibilă. 21% din atmosferă conține acest element vital vieții. Totuși, în trecutul îndepărtat – până în epoca neoarheiană, în urmă cu până la 2,8 miliarde de ani – oxigenul era aproape absent pe Terra.

O nouă cercetare propune o nouă posibilitate interesantă, care spune că cel puțin o parte din oxigenul timpuriu de pe Pământ a provenit dintr-o sursă tectonică, prin mișcarea și distrugerea scoarței terestre.

Studiul a fost inițiat de cercetătorul postdoctoral în Științele Pământului David Mole, de la Universitatea Laurențiană din Sudbury, Canada, de profeosrul Adam Charles Simon, profesorul Arthur F. Thurnau, Științele Pământului și ale Mediului, Universitatea din Michigan și cercetătorul postdoctoral în Științele Pământului și ale Mediului, Xuyang Meng, de la Universitatea din Michigan, SUA.

Pământul arhaic

Era arheiană reprezintă o treime din istoria planetei noastre – de acum 2,5 miliarde de ani până acum 4 miliarde de ani, potrivit IFLScience.

Acest Pământ era o lume a apei, acoperită cu oceane verzi, învăluită într-o ceață de metan și lipsită complet de viață pluricelulară. Un alt aspect străin omenirii a fost natura activității sale tectonice.

În cazul Pământului modern, activitatea tectonică este numită „tectonica plăcilor”, prin care scoarța oceanică – stratul exterior al Pământului, aflat sub oceane – se scufundă în mantaua Pământului (zona dintre scoarța și nucleul Pământului) în punctele de convergență numite zone de subducție. Cu toate acestea, există o dezbatere considerabilă cu privire la faptul că tectonica plăcilor a funcționat în epoca arheiană.

O caracteristică a zonelor moderne de subducție este asocierea lor cu magme oxidate. Aceste magme se formează atunci când sedimentele oxidate și apele de fund – apa rece și densă din apropierea fundului oceanului – sunt introduse în mantaua Pământului. Acest lucru produce magme cu un conținut ridicat de oxigen și apă.

Rocile magmatice au oferit indicii cu privire la oxigenul de pe Pământ

Cercetătorii au colectat probe de roci granitoide cu o vechime de până la 2,6 de milioane de ani din subprovincia Abitibi-Wawa a Provinciei Superior – cel mai mare continent arhiean conservat, care se întinde pe o distanță de peste 2000 de kilometri de la Winnipeg, Manitoba, până în extremitatea estică a Quebecului. Acest lucru le-a permis să investigheze nivelul de oxidare al magmelor generate de-a lungul erei neoarheiene.

„Măsurarea stării de oxidare a acestor roci magmatice – formate prin răcirea și cristalizarea magmei sau a lavei – este o provocare. Este posibil ca evenimentele ulterioare cristalizării să fi modificat aceste roci prin deformare, îngropare sau încălzire ulterioară”, au declarat cercetătorii.

Astfel, cercetătorii au analizat un mineral din cristalele de zirconiu al rocilor magmatice. Cristalele de zirconiu pot rezista la temperaturile și presiunile intense ale evenimentelor de post-cristalizare. Acestea păstrează indicii despre mediile în care s-au format inițial și oferă vârste precise pentru rocile în sine.

„Am reușit să măsurăm cu succes fugacitatea oxigenului din magma arheiană originală – care reprezintă, în esență, cantitatea de oxigen liber din aceasta”, a explicat echipa de cercetători.

Subducția arhaică ar fi putut fi un factor vital în oxigenarea Pământului

Aceste noi descoperiri indică faptul că magmele oxidate s-au format într-adevăr în epoca neoarheiană acum 2,7 miliarde de ani. Datele arată că lipsa oxigenului dizolvat în rezervoarele oceanice arheiene nu a împiedicat formarea de magme oxidate, bogate în sulf, în zonele de subducție. Oxigenul din aceste magme trebuie să fi provenit dintr-o altă sursă și, în cele din urmă, a fost eliberat în atmosferă în timpul erupțiilor vulcanice, potrivit cercetătorilor.

Deși mecanismul exact nu este clar, apariția acestor magme sugerează că procesul de subducție, în care apa oceanică este adusă la sute de kilometri în interiorul planetei noastre, generează oxigen liber. Acesta oxidează apoi mantaua suprapusă.

Studiul nostru arată că subducția arheiană ar fi putut fi un factor vital, neprevăzut, în oxigenarea Pământului, în primele „zvâcniri” de oxigen de acum 2,7 miliarde de ani și, de asemenea, în Marele Eveniment de Oxidare. Acesta a marcat o creștere a oxigenului atmosferic cu două procente în urmă cu 2,45 până la 2,32 miliarde de ani.

Din câte știm, Pământul este singurul loc din Sistemul Solar – trecut sau prezent – cu tectonică în plăci și subducție activă. Acest lucru sugerează că studiul ar putea explica parțial lipsa oxigenului și, în cele din urmă, a vieții și pe celelalte planete stâncoase în viitor.

Noul studiu a fost publicat în Nature Geoscience.

Vă mai recomandăm și:

Oxigenul produs cu ajutorul plasmei i-ar putea menține în viață pe exploratorii de pe Marte

Bulele de aer din gheața din Antarctica indică o cauză a scăderii oxigenului

Au fost descoperiţi compuşi organici pe suprafaţa lui Ceres. Ar putea exista viaţă extraterestră

Cercetătorii au descoperit că plantele încalcă regulile biochimiei și „iau decizii în secret”