Quindi quando e dove l’O2 ha iniziato ad accumularsi sulla Terra?
Studiando le rocce antiche, i ricercatori hanno determinato che in qualche momento tra 2,5 e 2,3 miliardi di anni fa, la Terra ha subito quello che gli scienziati chiamano il “Great Oxidation Event” o “GOE” in breve. L’O2 si è accumulato per la prima volta nell’atmosfera terrestre in questo periodo ed è stato presente da allora.
Attraverso numerosi studi in questo campo di ricerca, tuttavia, sono emerse prove che c’erano piccole quantità di O2 in piccole aree degli antichi oceani poco profondi della Terra prima del GOE. E in uno studio pubblicato di recente sulla rivista Nature Geoscience, un team di ricerca guidato da scienziati dell’Arizona State University (ASU) ha fornito prove convincenti per una significativa ossigenazione degli oceani prima del GOE, su una scala più ampia e a profondità maggiori di quanto precedentemente riconosciuto.
Per questo studio, il team ha preso di mira una serie di rocce sedimentarie marine di 2,5 miliardi di anni dell’Australia occidentale, note come Mt. McRae Shale. “Queste rocce erano perfette per il nostro studio perché hanno dimostrato in precedenza di essere state depositate durante un episodio di ossigenazione anomala prima del Grande Evento di Ossidazione”, dice l’autore principale Chadlin Ostrander della ASU School of Earth and Space Exploration.
Gli scisti sono rocce sedimentarie che sono state, in qualche momento del passato della Terra, depositate sul fondo del mare di antichi oceani. In alcuni casi, questi scisti contengono le impronte chimiche degli antichi oceani in cui sono stati depositati.
Per questa ricerca, Ostrander ha sciolto campioni di scisto e separato gli elementi di interesse in un laboratorio pulito, poi ha misurato le composizioni isotopiche su uno spettrometro di massa. Questo processo è stato completato con l’aiuto dei co-autori Sune Nielsen del Woods Hole Oceanographic Institution (Massachusetts); Jeremy Owens della Florida State University; Brian Kendall dell’Università di Waterloo (Ontario, Canada); gli scienziati Gwyneth Gordon e Stephen Romaniello della Scuola di esplorazione della Terra e dello Spazio dell’ASU; e Ariel Anbar della Scuola di esplorazione della Terra e dello Spazio e della Scuola di Scienze Molecolari dell’ASU. La raccolta dei dati è durata più di un anno e ha utilizzato le strutture della Woods Hole Oceanographic Institution, della Florida State University e dell’ASU.
Utilizzando gli spettrometri di massa, il team ha misurato la composizione degli isotopi di tallio e molibdeno dello scisto del monte McRae. Questa è stata la prima volta che entrambi i sistemi isotopici sono stati misurati nello stesso set di campioni di scisto. Come ipotizzato, è emerso un modello prevedibile di isotopi di tallio e molibdeno, che indica che i minerali di ossido di manganese sono stati sepolti nel fondo del mare in ampie regioni dell’oceano antico. Perché questo seppellimento avvenisse, l’O2 doveva essere presente fino al fondo del mare 2,5 miliardi di anni fa.
Questi risultati migliorano la comprensione degli scienziati della storia dell’ossigenazione degli oceani della Terra. L’accumulo di O2 non era probabilmente limitato a piccole porzioni dell’oceano superficiale prima del GOE. Più probabilmente, l’accumulo di O2 si estendeva su grandi regioni dell’oceano e si estendeva fino alle profondità dell’oceano. In alcune di queste aree, l’accumulo di O2 sembra essersi addirittura esteso fino al fondo del mare.
“La nostra scoperta ci costringe a ripensare l’ossigenazione iniziale della Terra”, afferma Ostrander. “Molte linee di prova suggeriscono che l’O2 ha iniziato ad accumularsi nell’atmosfera terrestre dopo circa 2,5 miliardi di anni fa durante il GOE. Tuttavia, è ora evidente che l’ossigenazione iniziale della Terra è una storia radicata nell’oceano. L’O2 probabilmente si è accumulato negli oceani della Terra – a livelli significativi, secondo i nostri dati – ben prima di farlo nell’atmosfera.”
“Ora che sappiamo quando e dove l’O2 ha cominciato ad accumularsi, la prossima domanda è perché” dice il professore e co-autore Anbar dell’ASU. “Pensiamo che i batteri che producono O2 stavano prosperando negli oceani molto prima che l’O2 iniziasse ad accumularsi nell’atmosfera. Cosa è cambiato per causare questo accumulo? Questo è ciò su cui stiamo lavorando adesso.”
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