Mais luz do dia ajudou o oxigênio a escapar das esteiras microbianas.
Aqui está uma nova visão de como a Terra se tornou um planeta rico em oxigênio: conforme a rotação do nosso planeta diminuiu, os micróbios foram banhados por períodos mais longos de luz do sol que aceleraram sua liberação de oxigênio na atmosfera.
Cada respiração é possível porque bilhões de anos atrás, densos tapetes de cianobactérias – a primeira vida na Terra – começaram a produzir oxigênio como um subproduto da fotossíntese. Mas os cientistas ainda não sabiam com certeza o que desencadeou dois eventos de oxigenação transformadores que transformaram a Terra de um planeta de baixo oxigênio em um mundo rico em oxigênio, onde organismos complexos poderiam evoluir e se diversificar.
Agora, os pesquisadores identificaram um fator importante que poderia ter estimulado a liberação de oxigênio gerado por micróbios: desacelerações na rotação da Terra começando cerca de 2,4 bilhões de anos atrás. A Terra girou mais rapidamente quando era um planeta recém-nascido, completando uma volta em apenas algumas horas, mas desacelerou gradualmente ao longo de centenas de milhões de anos. Uma vez que a duração de um dia atingiu um certo limite – possivelmente durante aqueles períodos-chave de oxigenação – extensões mais longas de luz solar podem ter permitido que mais moléculas de oxigênio saltassem de áreas de alta concentração (dentro dos tapetes de bactérias) para áreas de concentração mais baixa (a atmosfera) , de acordo com um novo estudo.
Cientistas encontraram recentemente pistas para esta ligação em um ralo no fundo do Lago Huron. Fazendo fronteira com Michigan nos Estados Unidos e com Ontário no Canadá, o Lago Huron é um dos maiores lagos de água doce do mundo. O Sinkhole da Ilha do Meio do lago mede 300 pés (91 metros) de diâmetro e fica a cerca de 80 pés (24 m) abaixo da superfície. Lá, a água rica em enxofre nutre micróbios coloridos que prosperam em um ambiente de baixo oxigênio, muito parecido com as primeiras formas de bactérias da Terra.
Nas profundezas geladas do sumidouro vivem dois tipos de micróbios: cianobactérias roxas que buscam a luz solar, que produzem oxigênio por meio da fotossíntese, e bactérias brancas, que consomem enxofre e, em vez disso, liberam sulfato. Os micróbios disputam uma posição ao longo do dia, com as bactérias comedoras de enxofre cobrindo seus vizinhos roxos pela manhã e à noite, bloqueando o acesso dos micróbios roxos ao sol. No entanto, quando a luz do dia é mais forte, os micróbios brancos evitam a luz e migram para as profundezas do sumidouro, deixando as cianobactérias roxas descobertas e, portanto, capazes de fotossintetizar e liberar oxigênio.
Pode ter havido competições semelhantes entre comunidades de micróbios bilhões de anos atrás, com a exposição à luz solar de bactérias produtoras de oxigênio dificultada por seus vizinhos microbianos, escreveram os pesquisadores no estudo. Então, conforme os dias na Terra se tornaram mais longos, os produtores de oxigênio ganharam mais tempo à luz do sol – e liberaram mais oxigênio na atmosfera.
“Percebemos que existe uma ligação fundamental entre a dinâmica da luz e a liberação de oxigênio, e essa ligação está fundamentada na física da difusão molecular”, quando as mudanças térmicas fazem com que as moléculas migrem de áreas de concentração mais alta para outras mais baixas, disse o autor principal do estudo. Judith Klatt, uma cientista pesquisadora do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha.
“Um dia mais curto permitiria que menos oxigênio escapasse de uma esteira, mesmo se a mesma quantidade de oxigênio fosse produzida por hora”, disse Klatt ao Live Science por e-mail.
Ciclo de centrifugação
Agora, a Terra completa uma rotação completa em seu eixo uma vez a cada 24 horas, mas há mais de 4 bilhões de anos, um dia durava apenas cerca de seis horas, relataram os pesquisadores. Ao longo de bilhões de anos, a dança contínua da Terra com a lua diminuiu a rotação do planeta por meio de um processo conhecido como fricção de maré. À medida que a Terra gira, a atração da lua (e do sol, em menor grau) atrai os oceanos da Terra. Isso estende os mares de forma que eles se projetem do centro da Terra, sugando a energia do giro e diminuindo sua velocidade, disse o coautor do estudo Brian Arbic, professor do departamento de Ciências da Terra e Ambientais da Faculdade de Literatura da Universidade de Michigan, Ciência e Artes.
Essa desaceleração é pequena, mas somou horas adicionais de luz do dia ao longo de centenas de milhões de anos; e a desaceleração ainda está acontecendo hoje, disse Arbic ao Live Science por e-mail.
“O atrito das marés continua a desacelerar a taxa de rotação – os dias continuarão a se alongar com o tempo geológico”, disse Arbic.
Lufada de ar fresco
Os pesquisadores modelaram cenários que variavam a duração do dia e o escape de oxigênio das esteiras microbianas. Quando eles compararam seus modelos com uma análise dos tapetes microbianos concorrentes amostrados no buraco do sumidouro de Middle Island, eles encontraram a confirmação de suas previsões: as bactérias fotossintetizantes liberaram mais oxigênio quando os dias eram mais longos.
Não foi porque os micróbios fotossintetizaram mais; ao contrário, foi porque períodos mais longos de luz solar significaram que mais oxigênio escapou das esteiras em um único dia, disse o co-autor do estudo Arjun Chennu, um cientista pesquisador do Centro Leibniz para Pesquisa Marinha Tropical em Bremen.
“Este desacoplamento sutil da liberação de oxigênio da luz solar está no cerne do mecanismo”, disse Chennu em um comunicado.
A atmosfera da Terra tomou forma depois que o planeta se formou e resfriou, cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, e era composta principalmente de sulfeto de hidrogênio, metano e dióxido de carbono (CO2) – até 200 vezes a quantidade de CO2 que existe na atmosfera hoje, de acordo com o Smithsonian Environmental Research Center.
Tudo mudou após o Grande Evento de Oxidação (GOE) cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, seguido pelo Evento de Oxigenação Neoproterozóico cerca de 2 bilhões de anos depois, trazendo o oxigênio atmosférico até o nível atual de cerca de 21%. Esses dois eventos de oxigenação foram anteriormente associados à atividade de cianobactérias fotossintetizantes, e esta nova evidência sugere que outro fator poderia ter sido o dia na Terra – “um fator anteriormente amplamente não considerado” – tornando-se longo o suficiente para desencadear a liberação de ainda mais oxigênio de tapetes microbianos, trabalhando “em paralelo com os outros motores de oxigenação sugeridos anteriormente”, disse Klatt.
Publicado em 08/08/2021 13h49
Artigo original:
Estudo original: