Nos últimos anos, houve uma explosão de descobertas de exoplanetas. Alguns desses mundos estão no que julgamos a "zona habitável", pelo menos em observações preliminares. Mas quantos deles terão atmosferas ricas em oxigênio e sustentadoras da vida na mesma veia que a da Terra?
Um novo estudo sugere que atmosferas respiráveis podem não ser tão raras quanto pensávamos em planetas tão antigos quanto a Terra.
A Terra levou muito tempo para desenvolver a atmosfera oxigenada que desfrutamos agora. Até cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, nosso planeta tinha muito menos oxigênio em sua atmosfera e oceanos. Tudo isso mudou quando ocorreu um grande evento de oxigenação; o primeiro dos três que moldaram a Terra.
O modelo de três etapas da oxigenação da Terra é bastante compreendido e aceito, embora não seja sem controvérsia. O modelo descreve três grandes mudanças na história da Terra, com cada uma alterando substancialmente a atmosfera da Terra, adicionando mais oxigênio.
Os três eventos foram:
- O Grande Evento de Oxidação ocorreu cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, durante a Era Paleoproterozóica. Nesse caso, o oxigênio produzido biologicamente acumulou-se nos oceanos e na atmosfera, provavelmente levando a uma extinção em massa inicial.
- O evento de oxigenação neoproterozóica teve um aumento dramático nos níveis de oxigênio e precedeu a explosão cambriana há cerca de 540 milhões de anos.
- O Evento de Oxigenação Paleozóica aconteceu cerca de 400 milhões de anos atrás e viu o oxigênio atingir seu nível atual de cerca de 21%.
A história da oxigenação da Terra é complicada. Não foi uma progressão linear. A princípio, o oxigênio era produzido como subproduto residual pelas formas de vida e grande parte era absorvido pela crosta terrestre. O oxigênio é altamente reativo e formou todos os tipos de compostos com outros elementos e ficou bloqueado na crosta. Em particular, reagiu com ferro para produzir óxido de ferro no registro geológico, um dos nossos melhores indicadores de quando o oxigênio entrava na atmosfera.
Há muito debate em torno desse modelo. De acordo com um entendimento do modelo, as bactérias fotossintéticas no oceano produziam grande parte do oxigênio inicial. Então planetas terrestres surgiram centenas de milhões de anos depois, elevando o nível de oxigênio novamente. Também há evidências de que tectônica de placas e erupções vulcânicas maciças tiveram um papel importante.
Um artigo dos autores deste novo estudo diz que esse modelo implica que é necessário um certo nível de sorte para criar um mundo rico em oxigênio. "Se uma erupção vulcânica não tivesse acontecido ou um certo tipo de organismo não tivesse evoluído, o oxigênio poderia ter parado em níveis baixos", diz o documento.
Mas talvez não seja esse o caso.
Seu novo estudo é intitulado "A oxigenação gradual da terra é uma propriedade inerente ao ciclo biogeoquímico global" e a palavra "inerente" é a chave aqui. Os autores dizem que, uma vez que tínhamos os micróbios e as placas tectônicas, que foram estabelecidos há 3 bilhões de anos, era apenas uma questão de tempo até atingirmos o nível de oxigênio que temos agora. Independentemente de vulcões e plantas terrestres.
“Esta pesquisa realmente testa nossa compreensão de como a Terra se tornou rica em oxigênio e, portanto, capaz de suportar uma vida inteligente.“
Lewis Alcott, Autor Principal, Instituto de Ciências da Superfície da Terra, Universidade de Leeds.
Em vez de forças externas, foi "um conjunto de feedbacks internos envolvendo os ciclos globais de fósforo, carbono e oxigênio" que levaram à oxigenação da Terra, como diz o estudo. De fato, esses ciclos teriam "produzido o mesmo padrão de três etapas observado no registro geológico".
Tudo se resume a isso, no artigo: "Concluímos que os eventos de oxigenação da Terra são totalmente consistentes com a oxigenação gradual da superfície planetária após a evolução da fotossíntese oxigenada".
Mas como eles chegaram a essa conclusão?
Os pesquisadores são da Universidade de Leeds, no Reino Unido. O principal autor é Lewis J. Alcott, um estudante de doutorado baseado no Earth Surface Science Institute. Alcott e os outros pesquisadores trabalharam com um modelo bem estabelecido de biogeoquímica marinha e o modificaram. Eles passaram esse modelo por toda a história da Terra e descobriram que ele produzia os três principais eventos de oxigenação por si só.
Em um comunicado à imprensa, Alcott disse: "Esta pesquisa realmente testa nossa compreensão de como a Terra se tornou rica em oxigênio e, portanto, capaz de suportar uma vida inteligente".
O pensamento dominante por trás da história da oxigenação da Terra se baseia em duas grandes categorias de eventos para explicá-lo. Um são os principais desenvolvimentos evolutivos nas formas de vida que produzem oxigênio. Basicamente, "revoluções biológicas", onde as formas de vida se tornam progressivamente mais complexas e projetam um ambiente rico em oxigênio. A segunda categoria são revoluções tectônicas: um aumento dramático e particular da atividade tectônica, incluindo atividade vulcânica significativa, que alterou a crosta e levou a maiores níveis de oxigênio.
Houve muito debate sobre a natureza exata de ambas as categorias amplas, mas este novo estudo está dando aos cientistas algo mais em que pensar. Em vez de depender de eventos "passo a passo" que podem ser identificados no registro geológico para explicar a oxigenação, o novo estudo aponta para ciclos de feedback entre fósforo, carbono e oxigênio.
O estudo também sugere que a oxigenação era inevitável.
O co-autor do estudo, Professor Simon Poulton, também da Escola de Terra e Meio Ambiente de Leeds, disse: “Nosso modelo sugere que a oxigenação da Terra a um nível que possa sustentar uma vida complexa era inevitável, uma vez que os micróbios que produzem oxigênio tenham evoluído. "
No coração deste novo modelo está o ciclo de fósforo marinho. Seu modelo produziu o mesmo padrão de oxigenação em três etapas que a Terra experimentou “quando conduzido apenas por uma mudança gradual de reduzir para oxidar as condições da superfície ao longo do tempo. As transições são impulsionadas pela maneira como o ciclo do fósforo marinho responde à mudança dos níveis de oxigênio e como isso afeta a fotossíntese, o que requer fósforo. ”
“Nosso trabalho mostra que a relação entre os ciclos globais de fósforo, carbono e oxigênio é fundamental para entender a história da oxigenação da Terra. Isso poderia nos ajudar a entender melhor como um planeta que não seja o nosso pode se tornar habitável ”, disse o autor sênior Dr. Benjamin Mills.
Portanto, ainda há esperança para alguns desses exoplanetas.
Este estudo não será a palavra final sobre o assunto. Mas é um resultado intrigante, e, se for submetido a um exame científico mais aprofundado, pode ter um impacto na maneira como caracterizamos os exoplanetas que já encontramos e nos milhares que encontraremos com o TESS e outros futuros telescópios para descoberta de planetas.
Mais:
- Press Release: Dando nova vida ao debate sobre o oxigênio da Terra
- Trabalho de pesquisa: A oxigenação por etapas da terra é uma propriedade inerente ao ciclo biogeoquímico global
- Artigo: Atmosferas respiráveis podem ser mais comuns no universo do que pensávamos
- Research Paper (2014): O aumento do oxigênio no oceano e na atmosfera primitivos da Terra
