Miliardi di anni fa, l'ambiente terrestre era molto diverso da quello che conosciamo oggi. Fondamentalmente, l'atmosfera primordiale del nostro pianeta era tossica per la vita come la conosciamo, costituita da anidride carbonica, azoto e altri gas. Tuttavia, nell'era paleoproterozoica (2,5-1,6 miliardi di anni fa), si verificò un drammatico cambiamento nel punto in cui l'ossigeno iniziò a essere introdotto nell'atmosfera, noto come Great Oxidation Event (GOE).
Fino a poco tempo fa, gli scienziati non erano sicuri se questo evento - che era il risultato di batteri fotosintetici che alteravano l'atmosfera - si fosse verificato rapidamente o no. Tuttavia, secondo un recente studio condotto da un team di scienziati internazionali, questo evento è stato molto più rapido di quanto si pensasse in precedenza. Sulla base di prove geologiche scoperte di recente, il team ha concluso che l'introduzione di ossigeno nella nostra atmosfera era "più simile a una manichetta antincendio" che a un rivolo.
Lo studio, intitolato "Gli evaporiti di due miliardi di anni catturano la grande ossidazione della Terra", è apparso di recente sulla rivista Scienza. Guidato da Clara Blättler, ricercatore post-dottorato nel Dipartimento di Geoscienze di Princeton, il team comprendeva anche membri del Blue Marble Space Institute of Science, il Karelian Science Centre, il British Geological Survey, il Geological Survey of Norway e diverse università .
In breve, il Grande evento di ossigenazione è iniziato all'incirca 2,45 miliardi di anni fa all'inizio dell'eone proterozoico. Si ritiene che questo processo sia stato il risultato di cianobatteri che metabolizzano lentamente l'anidride carbonica (CO2) e producono ossigeno gassoso, che ora costituisce circa il 20% della nostra atmosfera. Tuttavia, fino a poco tempo fa, gli scienziati non erano in grado di ostacolare molto questo periodo.
Fortunatamente, un team di geologi del Geological Survey of Norway - in collaborazione con il Centro di ricerca della Carelia a Petrozavodsk, in Russia - ha recentemente recuperato campioni di sali cristallizzati conservati in Russia che risalgono a questo periodo. Sono stati estratti da una buca profonda 1,9 km (1,2 miglia) in Carelia, nel nord-ovest della Russia, dal sito di perforazione Onega Parametric Hole (OPH) sulle rive occidentali del lago Onega.
Questi cristalli di sale, che sono circa 2 miliardi di anni fa, furono il risultato dell'antica evaporazione dell'acqua di mare. Utilizzando questi campioni, Blättler e il suo team sono stati in grado di apprendere cose sulla composizione degli oceani e sull'atmosfera che esisteva sulla Terra all'epoca del GOE. Per cominciare, il team ha stabilito che contenevano una quantità sorprendentemente grande di solfato, che è il risultato della reazione dell'acqua di mare con l'ossigeno.
Come ha spiegato Aivo Lepland, ricercatore del Geological Survey of Norway, specialista in geologia dell'Università di Tecnologia di Tallinn e autore senior dello studio, nel recente comunicato stampa di Princeton:
"Questa è la prova più forte di sempre che l'antica acqua di mare da cui sono precipitati quei minerali aveva elevate concentrazioni di solfati che raggiungevano almeno il 30 percento del solfato oceanico attuale come indicano le nostre stime. Questo è molto più alto di quanto si pensasse in precedenza e richiederà un notevole ripensamento della grandezza dell'ossigenazione del sistema atmosfera-oceano di 2 miliardi di anni della Terra. "
Prima di questo, gli scienziati non erano sicuri di quanto tempo impiegasse la nostra atmosfera a raggiungere il suo attuale equilibrio di azoto e ossigeno, che è essenziale per la vita come la conosciamo. Fondamentalmente, l'opinione è stata divisa tra qualcosa che è accaduto rapidamente o si è verificato nel corso di milioni di anni. Gran parte di ciò deriva dal fatto che i più antichi sali di roccia scoperti risalgono a un miliardo di anni fa.
"È stato difficile testare queste idee perché non avevamo prove di quell'epoca per parlarci della composizione dell'atmosfera", ha detto Blättler. Tuttavia, scoprendo i sali di roccia che hanno all'incirca 2 miliardi di anni, gli scienziati hanno ora le prove di cui hanno bisogno per porre un limite al GOE. La scoperta è stata anche molto fortunata, dato che tali campioni di sali di roccia sono piuttosto fragili.
I campioni utilizzati per questo studio contenevano alogenite (che è chimicamente identica al sale da cucina o al cloruro di sodio) così come altri sali di calcio, magnesio e potassio - che si dissolvono facilmente nel tempo. Tuttavia, il campione ottenuto in questo caso è stato eccezionalmente ben conservato in profondità all'interno della Terra. In quanto tali, sono in grado di fornire agli scienziati indizi inestimabili su ciò che è accaduto nel periodo del GOE.
Guardando al futuro, è probabile che questo ultimo studio conduca a nuovi modelli che spiegano cosa è successo dopo il GOE per causare l'accumulo di ossigeno gassoso nella nostra atmosfera. Come ha spiegato John Higgins, un assistente professore di geoscienze a Princeton che ha fornito l'interpretazione dell'analisi geochimica:
“Questa è una classe piuttosto speciale di depositi geologici. Si è discusso molto sul fatto che il Grande evento di ossidazione, che è legato all'aumento e alla diminuzione di vari segnali chimici, rappresenti un grande cambiamento nella produzione di ossigeno, o solo una soglia che è stata superata. La linea di fondo è che questo documento fornisce la prova che l'ossigenazione della Terra durante questo periodo di tempo ha comportato molta produzione di ossigeno ... Potrebbero esserci stati importanti cambiamenti nei cicli di feedback sulla terra o negli oceani o un grande aumento della produzione di ossigeno da parte di microbi, ma in entrambi i casi è stato molto più drammatico di quanto avessimo capito prima ”.
È probabile che questi modelli aiutino nella caccia della vita oltre il nostro Sistema Solare. Comprendendo ciò che è accaduto sul nostro pianeta miliardi di anni fa per renderlo adatto alla vita, saremo in grado di individuare queste stesse condizioni e processi su altri pianeti.
