Când și unde a început O2 să se acumuleze pe Pământ?

Prin studierea rocilor antice, cercetătorii au stabilit că în urmă cu 2,5-2,3 miliarde de ani, Pământul a trecut prin ceea ce oamenii de știință numesc „Marele Eveniment de Oxidare” sau pe scurt „GOE”. O2 s-a acumulat pentru prima dată în atmosfera Pământului în acest moment și a fost prezent de atunci.

Cu toate acestea, prin intermediul a numeroase studii în acest domeniu de cercetare, au apărut dovezi că au existat cantități minore de O2 în zone mici ale oceanelor vechi de mică adâncime ale Pământului înainte de GOE. Iar într-un studiu publicat recent în revista Nature Geoscience, o echipă de cercetători condusă de oamenii de știință de la Arizona State University (ASU) a furnizat dovezi convingătoare pentru o oxigenare semnificativă a oceanelor înainte de GOE, la o scară mai mare și la adâncimi mai mari decât cele recunoscute anterior.

Pentru acest studiu, echipa a vizat un set de roci sedimentare marine vechi de 2,5 miliarde de ani din Australia de Vest, cunoscute sub numele de Mt. McRae Shale. „Aceste roci au fost perfecte pentru studiul nostru, deoarece s-a demonstrat anterior că au fost depuse în timpul unui episod de oxigenare anormală înainte de Marele Eveniment de Oxidare”, spune autorul principal Chadlin Ostrander de la Școala de Explorare a Pământului și a Spațiului de la ASU.

Șisturile sunt roci sedimentare care au fost, la un moment dat în trecutul Pământului, depuse pe fundul oceanelor antice. În unele cazuri, aceste șisturi conțin amprentele chimice ale oceanelor antice în care au fost depuse.

Pentru această cercetare, Ostrander a dizolvat mostre de șisturi și a separat elementele de interes într-un laborator curat, apoi a măsurat compozițiile izotopice pe un spectrometru de masă. Acest proces a fost realizat cu ajutorul coautorilor Sune Nielsen de la Woods Hole Oceanographic Institution (Massachusetts); Jeremy Owens de la Florida State University; Brian Kendall de la University of Waterloo (Ontario, Canada); oamenii de știință Gwyneth Gordon și Stephen Romaniello de la ASU’s School of Earth and Space Exploration; și Ariel Anbar de la ASU’s School of Earth and Space Exploration și School of Molecular Sciences. Colectarea datelor a durat mai mult de un an și a utilizat instalațiile de la Woods Hole Oceanographic Institution, Florida State University și ASU.

Utilizând spectrometre de masă, echipa a măsurat compoziția izotopică a taliului și molibdenului din șistul Mt. McRae. Aceasta a fost prima dată când ambele sisteme izotopice au fost măsurate în același set de mostre de șisturi. Așa cum se presupunea, a apărut un model previzibil de izotopi de taliu și molibden, ceea ce indică faptul că mineralele de oxid de mangan au fost îngropate în fundul mării în regiuni mari ale oceanului antic. Pentru ca această îngropare să aibă loc, era necesar ca O2 să fi fost prezent până la fundul mării cu 2,5 miliarde de ani în urmă.

Aceste descoperiri îmbunătățesc înțelegerea oamenilor de știință cu privire la istoria oxigenării oceanelor Pământului. Acumularea de O2 nu a fost probabil limitată la porțiuni mici ale oceanului de suprafață înainte de GOE. Mai probabil, acumularea de O2 s-a extins pe regiuni mari ale oceanului și s-a extins mult în adâncurile oceanului. În unele dintre aceste zone, acumularea de O2 pare să se fi extins chiar până la fundul mării.

„Descoperirea noastră ne obligă să regândim oxigenarea inițială a Pământului”, afirmă Ostrander. „Multe linii de dovezi sugerează că O2 a început să se acumuleze în atmosfera Pământului după aproximativ 2,5 miliarde de ani în urmă, în timpul GOE. Cu toate acestea, acum este evident că oxigenarea inițială a Pământului este o poveste care își are rădăcinile în ocean. Probabil că O2 s-a acumulat în oceanele Pământului – la niveluri semnificative, conform datelor noastre – cu mult înainte de a face acest lucru în atmosferă.”

„Acum că știm când și unde a început să se acumuleze O2, următoarea întrebare este de ce”, spune Anbar, profesor al președintelui ASU și co-autor. „Credem că bacteriile care produc O2 au prosperat în oceane cu mult înainte ca O2 să înceapă să se acumuleze în atmosferă. Ce s-a schimbat pentru a provoca această acumulare? La asta lucrăm în continuare.”

.