Cum a ajutat chimia oceanelor viața să respire
Cercetătorii au găsit dovezi că schimbările din chimia oceanelor antice au creat un ciclu auto-susținut care a menținut niveluri ridicate de oxigen după prima acumulare a acestuia în atmosfera Pământului, cu peste 2 miliarde de ani în urmă, contribuind astfel la menținerea condițiilor favorabile vieții.
Studiul, publicat în Nature Communications, a fost condus de o echipă de cercetători care l-a inclus pe geologul Andrey Bekker de la UC Riverside. Descoperirile arată că modificările chimiei oceanelor antice au determinat un ciclu bazat pe reciclarea fosforului, care a alimentat productivitatea biologică și a ajutat la menținerea oxigenului în atmosferă.
Oamenii de știință știu de mult timp că oxigenul a devenit o componentă permanentă a atmosferei terestre în urmă cu aproximativ 2,3 miliarde de ani, în timpul evenimentului cunoscut drept Marea Oxidare. Mai puțin clar era modul în care nivelurile de oxigen s-au menținut apoi suficient de ridicate timp de milioane de ani pentru a susține forme de viață din ce în ce mai complexe.
„Ființele vii nu pot crește sau funcționa corect fără fosfor”, a declarat Bekker. „Odată ce o cantitate mai mare a devenit disponibilă în oceane, a permis îngroparea mai multui carbon organic. Un efect secundar al acestui proces este că mai mult oxigen a continuat să fie eliberat în atmosferă.”
Cercetătorii au descoperit că, pe măsură ce oxigenul a pătruns în oceanele Pământului, concentrațiile de sulfat au crescut de asemenea. Microbii au folosit sulfatul pentru a descompune materia organică mai eficient, eliberând fosfor înapoi în apa de mare, unde a alimentat o nouă creștere biologică. Mai multă viață a însemnat că mai mult carbon organic a fost îngropat, permițând acumularea unor cantități suplimentare de oxigen în atmosferă și întărind astfel ciclul.
Pentru a testa această idee, Bekker și colaboratorii săi au analizat roci antice din Africa de Sud folosind o tehnică nouă care separă fosforul în funcție de tipurile de minerale de care este atașat. Prin dizolvarea fiecărui tip de mineral pe rând, tehnica le arată cercetătorilor dacă fosforul era disponibil pentru funcțiile biologice sau era legat de minerale care îl făceau indisponibil pentru sistemele vii.
Până acum, oamenii de știință puteau măsura doar cantitatea totală de fosfor conservată în roci, ceea ce îngreuna determinarea cantității care fusese de fapt disponibilă pentru a susține viața în oceanele antice.
„Putem acum separa fosforul care era disponibil organismelor de fosforul care era practic blocat”, a spus Bekker. „Asta ne oferă o imagine mult mai clară a nivelurilor de nutrienți din oceanele antice decât aveam înainte.”
Descoperirile sugerează că nivelurile de oxigen au fluctuat mult mai dramatic după Marea Oxidare decât credeau anterior oamenii de știință. Aceste variații au remodelat probabil chimia oceanică de-a lungul a zeci de milioane de ani și au influențat modul în care nutrienții au circulat prin mediu.
Cercetarea ar putea, de asemenea, să remodeleze ideile despre evoluția vieții timpurii. Dacă oxigenul a rămas abundent pentru perioade îndelungate, a spus Bekker, atunci alți factori de mediu sau biologici, nu doar o cantitate sever limitată de oxigen, ar fi putut încetini apariția unor organisme mai complexe dependente de oxigen pentru metabolismul lor.
În prezent, schimbările climatice determină pierderea oxigenului în anumite părți ale oceanului. Dacă această tendință continuă, fosforul ar putea deveni din nou mai puțin disponibil, reducând productivitatea marină și făcând ecosistemele marine mai puțin reziliente.
Lucrarea ar putea sprijini și căutarea vieții dincolo de Pământ. Înțelegerea modului în care oxigenul, nutrienții și viața au evoluat împreună pe planeta noastră poate ajuta oamenii de știință să recunoască condiții similare pe lumi cu oceane din alte părți ale universului.
„Istoria Pământului arată că oxigenul, nutrienții și viața au evoluat împreună”, a spus Bekker. „Înțelegerea acestor conexiuni ne oferă o perspectivă mai nuanțată asupra viitorului propriei noastre planete și asupra a ceea ce am putea căuta pe alte planete.”
