Sembra che l’atmosfera terrestre sia ricca di ossigeno da circa 2,5 miliardi di anni a causa di un rapido aumento dei microrganismi capaci di effettuare la fotosintesi i ricercatori, tra cui quelli dell’Università di Tokyo, hanno fornito un meccanismo per spiegare eventi precursori dell’ossigenazione, o “soffi”, che potrebbero aver aperto la strada a questo fenomeno.
I loro risultati suggeriscono che l’attività vulcanica abbia modificato le condizioni a tal punto da accelerare l’ossigenazione, e che i soffi ne siano un’indicazione.
Ossigenazione della Terra e il ruolo dei vulcani
Prova ora a fare un respiro profondo: hai mai pensato all’aria che entra nei tuoi polmoni? È composta principalmente da azoto inerte, mentre l’ossigeno, essenziale per la nostra sopravvivenza, rappresenta solo il 21%.
Tuttavia non è sempre stato così; infatti, diversi eventi di estinzione di massa corrispondono a periodi in cui questa percentuale è cambiata drasticamente. E se torniamo abbastanza indietro nel tempo, scopriamo che prima di circa 3 miliardi di anni fa c’era pochissimo ossigeno nell’atmosfera. Cos’è cambiato quindi in milioni di anni, anzi miliardi di anni fa?
Il Grande Evento di Ossigenazione (GOE)
Il consenso scientifico è che circa 2,5 miliardi di anni fa si sia verificato il Grande Evento di Ossigenazione (GOE), probabilmente a causa della proliferazione di microrganismi che sfruttavano condizioni favorevoli con poca competizione.
Questi avrebbero trasformato un’atmosfera ricca di anidride carbonica in una ricca di ossigeno e, in seguito, la vita complessa, che beneficia di un’abbondanza di ossigeno, si sarebbe sviluppata.; tuttavia, sembra che ci siano stati alcuni eventi di ossigenazione precursori prima del GOE che potrebbero indicare la natura esatta e la tempistica dei cambiamenti necessari per l’inizio del GOE.
“L‘attività dei microrganismi negli oceani ha avuto un ruolo centrale nell’evoluzione dell’ossigeno atmosferico. Tuttavia, riteniamo che ciò non abbia portato immediatamente all’ossigenazione dell’atmosfera, poiché la quantità di nutrienti come il fosfato negli oceani dell’epoca era limitata, il che riduceva l’attività dei cianobatteri, un gruppo di batteri capaci di fotosintesi“, ha affermato il professor Eiichi Tajika del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie dell’Università di Tokyo.
Tajika ha poi aggiunto: “Probabilmente sono stati necessari eventi geologici di grande portata per arricchire gli oceani di nutrienti, tra cui la crescita dei continenti e, come suggeriamo nel nostro studio, un’intensa attività vulcanica, che sappiamo essersi verificata.”
Comprendere i “soffi”
Tajika e il suo team hanno utilizzato un modello numerico per simulare gli aspetti chiave dei cambiamenti biologici, geologici e chimici durante l’era Archeana tarda (3,0-2,5 miliardi di anni fa) della storia geologica terrestre.
Hanno scoperto che un’attività vulcanica su larga scala ha aumentato il biossido di carbonio atmosferico, riscaldando così il clima e incrementando l’apporto di nutrienti negli oceani, il che ha favorito la vita marina e, di conseguenza, un temporaneo aumento dell’ossigeno atmosferico, ma l’aumento di ossigeno non è stato costante, ma si è verificato a intermittenza sotto forma di brevi episodi ora noti come “soffi”.
“Comprendere questi soffi è fondamentale per determinare il momento dell’emergere dei microrganismi fotosintetici. La loro presenza viene dedotta dalle concentrazioni di elementi sensibili ai livelli di ossigeno atmosferico presenti nei reperti geologici“, ha affermato il ricercatore associato Yasuto Watanabe. “La sfida più grande è stata sviluppare un modello numerico capace di simulare il comportamento complesso e dinamico dei cicli biogeochimici nelle condizioni dell’Archeano tardo. Abbiamo sfruttato la nostra esperienza nell’uso di modelli simili per altri periodi e scopi, perfezionando e combinando diversi componenti per simulare il comportamento dinamico del sistema terrestre dopo gli intensi eventi vulcanici dell’epoca.”