Credito d'immagine: NASA
Mentre due rover perlustrano Marte alla ricerca di segni d'acqua e dei precursori della vita, i geochimici hanno scoperto prove che gli antichi oceani della Terra erano molto diversi da quelli odierni. La ricerca, pubblicata nel numero di questa settimana della rivista Science, cita nuovi dati che mostrano che gli oceani vivificanti della Terra contenevano meno ossigeno di quello di oggi e avrebbero potuto essere quasi privi di ossigeno per un miliardo di anni in più di quanto si pensasse. Questi risultati possono aiutare a spiegare perché la vita complessa si è appena evoluta per miliardi di anni dopo la sua nascita.
Gli scienziati, finanziati dalla National Science Foundation (NSF) e affiliati all'Università di Rochester, hanno aperto la strada a un nuovo metodo che rivela come l'ossigeno oceanico potrebbe essere cambiato a livello globale. La maggior parte dei geologi concorda sul fatto che praticamente non c'era ossigeno disciolto negli oceani fino a circa 2 miliardi di anni fa e che erano ricchi di ossigeno durante la maggior parte degli ultimi mezzo miliardo di anni. Ma c'è sempre stato un mistero nel periodo intermedio.
I geochimici hanno sviluppato modi per rilevare segni di ossigeno antico in particolari aree, ma non negli oceani della Terra nel suo insieme. Il metodo del team, tuttavia, può essere estrapolato per comprendere la natura di tutti gli oceani in tutto il mondo.
"Questa è la migliore prova diretta che gli oceani globali avevano meno ossigeno durante quel periodo", afferma Gail Arnold, uno studente di dottorato in scienze della terra e dell'ambiente presso l'Università di Rochester e autore principale del documento di ricerca.
Aggiunge Enriqueta Barrera, direttore del programma nella divisione delle scienze della terra di NSF, "Questo studio si basa su un nuovo approccio, l'applicazione degli isotopi di molibdeno, che consente agli scienziati di accertare perturbazioni globali negli ambienti oceanici. Questi isotopi aprono una nuova porta per esplorare le condizioni anossiche dell'oceano a volte attraverso la documentazione geologica. "
Arnold ha esaminato le rocce dell'Australia settentrionale che erano sul fondo dell'oceano oltre un miliardo di anni fa, usando il nuovo metodo che aveva sviluppato da lei e dai suoi coautori, Jane Barling e Ariel Anbar. Precedenti ricercatori avevano scavato diversi metri nella roccia e testato la sua composizione chimica, confermando che aveva conservato in modo sicuro le informazioni originali sugli oceani. I membri del team hanno riportato quelle rocce nei loro laboratori dove hanno utilizzato la tecnologia di recente sviluppo, chiamata uno spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente a collettore multiplo, per esaminare gli isotopi del molibdeno all'interno delle rocce.
L'elemento molibdeno entra negli oceani attraverso il deflusso del fiume, si dissolve nell'acqua di mare e può rimanere dissolto per centinaia di migliaia di anni. Rimanendo in soluzione così a lungo, il molibdeno si mescola bene in tutti gli oceani, rendendolo un eccellente indicatore globale. Viene quindi rimosso dagli oceani in due tipi di sedimenti sul fondo del mare: quelli che si trovano sotto le acque, ricchi di ossigeno e quelli che sono poveri di ossigeno.
In collaborazione con il coautore Timothy Lyons dell'Università del Missouri, il team di Rochester ha esaminato campioni del fondale marino moderno, compresi i rari luoghi oggi poveri di ossigeno. Hanno imparato che il comportamento chimico degli isotopi del molibdeno nei sedimenti è diverso a seconda della quantità di ossigeno nelle acque sovrastanti. Di conseguenza, la chimica degli isotopi del molibdeno negli oceani globali dipende da quanta acqua di mare è povera di ossigeno. Hanno anche scoperto che il molibdeno in alcuni tipi di rocce registra queste informazioni sugli antichi oceani. Rispetto ai campioni moderni, le misurazioni della chimica del molibdeno nelle rocce dall'Australia indicano gli oceani con molto meno ossigeno.
Quanto meno ossigeno è la domanda. Un mondo pieno di oceani anossici potrebbe avere gravi conseguenze per l'evoluzione. Gli eucarioti, il tipo di cellule che compongono tutti gli organismi tranne i batteri, compaiono nella documentazione geologica già 2,7 miliardi di anni fa. Ma gli eucarioti con molte cellule - gli antenati di piante e animali - non apparvero fino a mezzo miliardo di anni fa, all'epoca in cui gli oceani si arricchivano di ossigeno. Con il paleontologo Andrew Knoll dell'Università di Harvard, Anbar in precedenza aveva avanzato l'ipotesi che un lungo periodo di oceani anossici potesse essere la chiave del perché gli eucarioti più complessi riuscivano a malapena a sopravvivere mentre i loro prolifici cugini batterici prosperavano. Lo studio di Arnold è un passo importante nel testare questa ipotesi.
"È straordinario che sappiamo così poco della storia degli oceani del nostro pianeta", afferma Anbar. "La presenza o meno di ossigeno negli oceani è una semplice domanda chimica a cui pensi che sarebbe facile rispondere. Mostra quanto sia difficile prendere in giro le informazioni dal disco rock e quanto ancora ci sia da imparare sulle nostre origini. ”
Il passo successivo è capire quanto meno ossigeno fosse presente negli oceani nel passato antico. Gli scienziati hanno in programma di continuare a studiare chimica del molibdeno per rispondere a questa domanda, con il supporto continuo di NSF e NASA, le agenzie che hanno supportato il lavoro iniziale. Le informazioni non solo faranno luce sulla nostra stessa evoluzione, ma potrebbero aiutarci a capire le condizioni che dovremmo cercare mentre cerchiamo la vita oltre la Terra.
Fonte originale: Comunicato stampa NSF
