Il metano fu responsabile del forte incremento dell’ossigeno sulla Terra primordiale?

La ricerca, in parte supportata dal progetto OXYGEN finanziato dall’UE e basata all’Università di St Andrews nel Regno Unito, suggerisce che miliardi di anni fa l’atmosfera della Terra fosse pervasa da una foschia ricca di metano per un periodo che durò circa un milione di anni. Questa foschia spinse una grande quantità di idrogeno al di fuori dell’atmosfera, facendo spazio a enormi quantità di ossigeno che riempirono l’aria, portando alla formazionde dell’atmosfera che sostiene oggi la vita. Prima di questa trasformazione innescata dal metano, l’atmosfera della Terra era inospitale, poiché era piena di gas tossici che causavano delle enormi fluttuazioni delle temperature superficiali.

La ricerca è stata pubblicata nella rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences” e la collaborazione internazionale includeva anche l’Università del Maryland, il Jet Propulsion Laboratory della NASA, l’Università di Leeds e il Blue Marble Space Institute of Science. Nello studio il team di ricerca propone una nuova causa concomitante per il Grande Evento Ossidativo, che avvenne 2,4 miliardi di anni fa, quando le concentrazioni di ossigeno nell’atmosfera della Terra aumentarono di oltre 10 000 volte.

“La trasformazione dell’aria della Terra da una miscela tossica a un’atmosfera più accogliente e ricca di ossigeno avvenne in un istante geologico,” ha commentato James Farquhar, professore di geologia all’Università del Maryland e uno dei coautori dello studio. “Con questo studio, abbiamo finalmente il primo quadro completo di come la foschia di metano provocò tutto questo.”

Nello specifico, i ricercatori hanno usato dettagliate testimonianze chimiche e sofisticati modelli atmosferici per ricostruire la chimica dell’atmosfera durante il periodo di tempo immediatamente precedente al Grande Evento Ossidativo. I loro risultati suggeriscono che antichi batteri (la sola forma di vita sulla Terra al tempo) produssero enormi quantità di metano che fece reazione e riempì l’aria con una densa foschia. Questo studio attuale è il primo a mostrare quanto rapidamente questi eventi iniziarono e per quanto tempo durarono. Per fare un paragone moderno, una simile atmosfera rispecchia le attuali condizioni atmosferiche che troviamo su Titano, la più grande luna di Saturno.

Quello che ha reso questa ricerca ancora più eccitante è stata la scoperta di schemi anomali degli isotopi dello zolfo nelle testimonianze geochimiche provenienti da questo periodo. Gli isotopi dello zolfo sono spesso usati come un indicatore per ricostruire antiche condizioni atmosferiche, ma precedenti studi su questo periodo di tempo non avevano rivelato nulla di troppo insolito.

“Elevati livelli di metano fecero sì che più idrogeno, il principale gas che impedisce l’accumulo di ossigeno, potesse disperdersi nello spazio esterno, spianando la strada all’ossigenazione globale,” ha detto Aubrey Zerkle, una biogeochimica all’Università di St Andrews e coautrice dello studio. “Il nostro nuovo set di dati costituisce la testimonianza con la più alta risoluzione della chimica atmosferica dell’Archeano mai prodotta, e traccia un quadro drammatico delle condizioni della superficie della Terra prima dell’ossigenazione del nostro pianeta.”

Complessivamente, la foschia di metano durò per circa un milione di anni e dopo che una quantità sufficiente di idrogeno ebbe abbandonato l’atmosfera, le giuste condizioni chimiche subentrarono e il forte incremento dell’ossigeno ebbe inizio, rendendo possibile l’evoluzione della vita multicellulare.

“La ricerca geochimica si è concentrata per molto tempo sulla ricostruzione dell’evoluzione della chimica atmosferica,” ha detto Gareth Izon, autore principale dello studio, che ha contribuito alla ricerca come ricercatore post dottorato alla St Andrews. “I nostri nuovi dati mostrano che la composizione chimica dell’atmosfera era dinamica e – almeno nel periodo iniziale del Grande Evento Ossidativo – ipersensibile alla regolazione biologica.”

Il progetto OXYGEN (Quantifying the evolution of Earth''s atmosphere with novel isotope systems and modelling) proseguirà all’Università di St. Andrew fino al maggio del 2021 e ha ricevuto quasi 1,8 milioni di euro di finanziamenti dell’UE.

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