Novas pesquisas lideradas pelo geoquímico Chadlin Ostrander, da Universidade de Utah, mostram que o acúmulo inicial de Oxigênio na Terra não foi tão simples como se pensava. A pesquisa, publicada na revista Nature, revela que esse “evento” se estendeu por pelo menos 200 milhões de anos. Cerca de 2,5 bilhões de anos atrás, o oxigênio livre (O2) começou a se acumular em níveis significativos na atmosfera da Terra, preparando o terreno para o surgimento de vida complexa em nosso planeta em evolução. Esse fenômeno é conhecido como o Grande Evento de Oxidação (GOE, na sigla em inglês). No entanto, Segundo Ostrander, professor assistente no Departamento de Geologia e Geofísica, rastrear a acumulação de O2 nos oceanos tem sido difícil até agora. “Dados emergentes sugerem que o aumento inicial de O2 na atmosfera da Terra foi dinâmico, ocorrendo de forma intermitente até cerca de 2,2 bilhões de anos atrás”, autor principal do estudo. “Nossos dados validam essa hipótese, indo ainda mais longe ao estender essas dinâmicas para o oceano.”
Analisando as razões isotópicas de tálio (Tl) estáveis e elementos sensíveis ao redox, descobriram evidências de flutuações nos níveis de O2 marinho que coincidiram com mudanças no oxigênio atmosférico. A pesquisa baseia-se no trabalho dos coautores Simon Poulton, da Universidade de Leeds, e Andrey Bekker, da Universidade da Califórnia, Riverside. Em um estudo de 2021, a equipe descobriu que o O2 não se tornou uma parte permanente da atmosfera até cerca de 200 milhões de anos após o início do processo de oxigenação global, muito mais tarde do que se pensava anteriormente. A “prova conclusiva” de uma atmosfera anóxica é a presença de assinaturas isotópicas de enxofre massivamente independentes nos registros sedimentares antes do GOE. Muito poucos processos na Terra podem gerar essas assinaturas isotópicas de enxofre, e sua preservação no registro rochoso quase certamente requer a ausência de O2 atmosférico. Durante a primeira metade da existência da Terra, sua atmosfera e oceanos eram em grande parte desprovidos de O2.
Esse gás estava sendo produzido por cianobactérias no oceano antes do GOE, mas nos primeiros dias, o O2 era rapidamente destruído em reações com minerais expostos e gases vulcânicos. “Quando o oxigênio começa a ser produzido, a Terra não estava pronta para ser oxigenada. O planeta precisava de tempo para evoluir biologicamente, geologicamente e quimicamente para ser propício à oxigenação”. “É como uma gangorra. Você tem a produção de oxigênio, mas também há tanta destruição de oxigênio que nada acontece. Ainda estamos tentando descobrir quando inclinamos completamente a balança e a Terra não podia mais voltar a uma atmosfera anóxica.” Para mapear os níveis de O2 nos oceanos durante o GOE, a equipe de pesquisa utilizou a expertise de Ostrander com isótopos estáveis de tálio. Isótopos são átomos do mesmo elemento com um número desigual de nêutrons, dando-lhes pesos ligeiramente diferentes. As razões dos isótopos de um elemento em particular têm impulsionado descobertas em arqueologia, geoquímica e muitos outros campos.
Avanços na espectrometria de massa permitiram aos cientistas analisar com precisão as razões isotópicas para elementos cada vez mais abaixo na Tabela Periódica, como o tálio. Felizmente para Ostrander e sua equipe, as razões isotópicas de tálio são sensíveis ao enterramento de óxidos de manganês no fundo do mar, um processo que requer O2 na água do mar. A equipe examinou isótopos de tálio nos mesmos xistos marinhos recentemente mostrados para rastrear flutuações de O2 atmosférico durante o GOE com isótopos raros de enxofre. Nos xistos, encontraram enriquecimentos notáveis no isótopo de tálio de massa mais leve (203Tl), um padrão melhor explicado pelo enterramento de óxidos de manganês no fundo do mar, e, portanto, pela acumulação de O2 na água do mar.
Esses enriquecimentos foram encontrados nas mesmas amostras que não apresentavam as raras assinaturas isotópicas de enxofre, indicando que a atmosfera não era mais anóxica. A confirmação veio quando os enriquecimentos de 203Tl desapareceram quando as assinaturas isotópicas raras de enxofre retornaram. Esses achados foram corroborados por enriquecimentos de elementos sensíveis ao redox, uma ferramenta mais clássica para rastrear mudanças no O2 antigo. “Portanto, a atmosfera e o oceano estavam se oxigenando e desoxigenando juntos. Esta é uma informação nova e interessante para aqueles interessados na Terra antiga.
