Cientistas da Terra frequentemente enfrentam grandes desafios ao investigar a história do planeta: muitos eventos significativos ocorreram há tanto tempo que há poucas evidências diretas disponíveis. Consequentemente, os pesquisadores muitas vezes têm que depender de pistas indiretas ou de modelos computacionais. No entanto, a equipe liderada pelo Professor Jordon Hemingway, do ETH, descobriu agora uma testemunha natural única desse período: pequenas pedras de óxido de ferro em forma de ovo que podem ser usadas para medir diretamente as reservas de carbono no oceano primordial.
Do ponto de vista externo, elas se assemelham a grãos de areia, mas em termos de formação, esses chamados óides são mais como bolas de neve rolando: crescem em camadas à medida que são empurradas pelo fundo do mar pelas ondas. Nesse processo, moléculas de carbono orgânico aderem a elas e se tornam parte da estrutura cristalina.
Ao examinar essas impurezas, a equipe de Hemingway conseguiu rastrear o fornecimento de carbono orgânico no mar – por até 1,65 bilhão de anos. No jornal Nature, os pesquisadores mostram que, entre 1.000 e 541 milhões de anos atrás, esse estoque era consideravelmente inferior ao que se assumia anteriormente. Essas descobertas refutam as explicações comuns para eventos geoquímicos e biológicos significativos daquela época e lançam uma nova luz sobre a história da Terra.
Oceano como reservatório dos blocos de construção da vida
Como o carbono entra nos oceanos? De um lado, o dióxido de carbono (CO2) se dissolve do ar na água do mar e é transportado para as profundezas através de processos de mistura e correntes oceânicas, onde é retido por um longo período. Por outro lado, o carbono orgânico é produzido por organismos fotossintéticos como fitoplâncton ou determinadas bactérias. Usando a energia da luz solar e CO2, esses organismos microscópicos produzem compostos orgânicos. Quando esses organismos morrem, eles lentamente afundam em direção ao fundo do mar como neve marinha. Se atingirem o fundo do mar sem serem devorados por organismos ao longo do caminho, o carbono é armazenado no fundo do mar por milhões de anos.
Mas não são apenas os fitoplânctons que fornecem uma oferta de componentes de carbono. Os blocos de construção da vida também são reutilizados: microrganismos decompõem excrementos e organismos mortos, liberando assim os blocos novamente. Essas moléculas formam o que é conhecido como carbono orgânico dissolvido, que flutua livremente no oceano: um enorme reservatório de blocos de construção que contém 200 vezes mais carbono do que está efetivamente ‘incorporado’ na vida marinha.
A revolução do oxigênio mudou tudo
Com base em anomalias em rochas sedimentares oceânicas, os pesquisadores assumiram que esse reservatório de blocos de construção deve ter sido particularmente volumoso entre 1.000 e 541 milhões de anos atrás. Por muito tempo, essa suposição serviu como base para explicar como as eras do gelo e a vida complexa surgiram ao mesmo tempo. A produção fotossintética dos blocos de construção da vida está intimamente ligada ao desenvolvimento da atmosfera e formas de vida mais complexas. Foi apenas através da fotossíntese que o oxigênio começou a se acumular na atmosfera.
Em duas ondas – conhecidas como as catástrofes do oxigênio – o conteúdo de oxigênio subiu para seu nível atual de 21%. Ambos os eventos foram acompanhados por eras do gelo extremas que cobriram todo o planeta com glaciares. No entanto, a vida continuou a trabalhar e inventar novas soluções: durante a primeira catástrofe do oxigênio, de 2,4 a 2,1 bilhões de anos atrás, os organismos desenvolveram um metabolismo que converte alimentos em energia com a ajuda do oxigênio. Essa forma extremamente eficiente de gerar energia possibilitou o desenvolvimento de formas de vida mais complexas.
Conteúdo de carbono muito menor do que o assumido
A equipe de Hemingway está rastreando as conexões entre desenvolvimentos geoquímicos e biológicos. Os pesquisadores desenvolveram um novo método que permite determinar diretamente o tamanho do reservatório de blocos de construção marinhos daquela época, com base nas partículas de carbono nos óides.
“Nossos resultados contradizem todas as suposições anteriores”, resume Hemingway. De acordo com as medições realizadas pelos pesquisadores do ETH, entre 1.000 e 541 milhões de anos atrás, o oceano não continha mais, mas na verdade tinha de 90 a 99% menos carbono orgânico dissolvido do que atualmente. Foi apenas após a segunda catástrofe do oxigênio que os valores aumentaram para o nível atual de 660 bilhões de toneladas de carbono.
“Precisamos de novas explicações para como as eras do gelo, a vida complexa e o aumento do oxigênio estão relacionados”, diz o autor principal Nir Galili. Ele explica a enorme redução do reservatório de carbono com o surgimento de organismos maiores naquela época: organismos unicelulares e multicelulares iniciais afundavam mais rápido após sua morte, aumentando assim a queda marinha.
No entanto, as partículas de carbono não foram recicladas nas camadas mais profundas do oceano devido à falta de oxigênio ali. Elas se estabeleceram no fundo do mar, causando uma queda acentuada no reservatório de carbono orgânico dissolvido. Somente quando o oxigênio se acumulou no fundo do mar é que o reservatório de carbono cresceu de volta ao seu volume atual.
Do oceano primordial até os dias atuais
Embora os períodos estudados estejam muito distantes, as descobertas da pesquisa são significativas para o futuro. Elas mudam nossa visão de como a vida na Terra e, possivelmente, também em exoplanetas, se desenvolveu. Ao mesmo tempo, ajudam-nos a entender como a Terra responde a distúrbios, e os humanos são um desses distúrbios: o aquecimento e a poluição dos oceanos causados por atividades humanas estão levando atualmente a uma diminuição dos níveis de oxigênio marinho. Consequentemente, não se pode descartar a possibilidade de que os eventos descritos possam se repetir em um futuro remoto.
