Credito immagine: NASA
Mentre due rover perlustrano Marte alla ricerca di segni d'acqua e precursori della vita, i geochimici hanno scoperto prove che gli antichi oceani della Terra erano molto diversi da quelli odierni. La ricerca, pubblicata nel numero di questa settimana della rivista Science, cita nuovi dati che mostrano che gli oceani vivificanti della Terra contenevano meno ossigeno di quelli odierni e avrebbero potuto essere quasi privi di ossigeno per un miliardo di anni in più di quanto si pensasse in precedenza. Questi risultati possono aiutare a spiegare perché la vita complessa si è evoluta a malapena per miliardi di anni dopo la sua comparsa.
Gli scienziati, finanziati dalla National Science Foundation (NSF) e affiliati all'Università di Rochester, hanno aperto la strada a un nuovo metodo che rivela come l'ossigeno oceanico potrebbe essere cambiato a livello globale. La maggior parte dei geologi concorda sul fatto che non vi fosse praticamente ossigeno disciolto negli oceani fino a circa 2 miliardi di anni fa e che erano ricchi di ossigeno durante la maggior parte dell'ultimo mezzo miliardo di anni. Ma c'è sempre stato un mistero sul periodo intermedio.
I geochimici hanno sviluppato modi per rilevare segni di ossigeno antico in aree particolari, ma non negli oceani della Terra nel suo insieme. Il metodo del team, tuttavia, può essere estrapolato per comprendere la natura di tutti gli oceani del mondo.
'Questa è la migliore prova diretta che gli oceani globali avevano meno ossigeno in quel periodo', afferma Gail Arnold, studentessa di dottorato in scienze della terra e ambientali presso l'Università di Rochester e autrice principale del documento di ricerca.
Aggiunge Enriqueta Barrera, direttrice del programma nella divisione di scienze della terra della NSF, 'Questo studio si basa su un nuovo approccio, l'applicazione degli isotopi di molibdeno, che consente agli scienziati di accertare le perturbazioni globali negli ambienti oceanici. Questi isotopi aprono una nuova porta per esplorare le condizioni anossiche dell'oceano a volte attraverso i record geologici”.
Arnold ha esaminato le rocce dell'Australia settentrionale che si trovavano sul fondo dell'oceano oltre un miliardo di anni fa, utilizzando il nuovo metodo che aveva sviluppato da lei e dai coautori, Jane Barling e Ariel Anbar. I ricercatori precedenti avevano perforato diversi metri nella roccia e testato la sua composizione chimica, confermando che aveva conservato le informazioni originali sugli oceani in modo sicuro. I membri del team hanno riportato quelle rocce nei loro laboratori dove hanno usato una tecnologia di nuova concezione, chiamata spettrometro di massa a plasma accoppiato induttivamente a collettori multipli, per esaminare gli isotopi di molibdeno all'interno delle rocce.
L'elemento molibdeno entra negli oceani attraverso il deflusso dei fiumi, si dissolve nell'acqua di mare e può rimanere dissolto per centinaia di migliaia di anni. Rimanendo in soluzione così a lungo, il molibdeno si mescola bene in tutti gli oceani, rendendolo un eccellente indicatore globale. Viene quindi rimosso dagli oceani in due tipi di sedimenti sul fondo del mare: quelli che giacciono sotto le acque, ricchi di ossigeno e quelli poveri di ossigeno.
Lavorando con il coautore Timothy Lyons dell'Università del Missouri, il team di Rochester ha esaminato campioni dal moderno fondale marino, compresi i rari luoghi che oggi sono poveri di ossigeno. Hanno appreso che il comportamento chimico degli isotopi del molibdeno nei sedimenti è diverso a seconda della quantità di ossigeno nelle acque sovrastanti. Di conseguenza, la chimica degli isotopi di molibdeno negli oceani globali dipende da quanta acqua di mare è povera di ossigeno. Hanno anche scoperto che il molibdeno in alcuni tipi di rocce registra queste informazioni sugli antichi oceani. Rispetto ai campioni moderni, le misurazioni della chimica del molibdeno nelle rocce dell'Australia indicano oceani con molto meno ossigeno.
Quanto meno ossigeno è la domanda. Un mondo pieno di oceani anossici potrebbe avere gravi conseguenze per l'evoluzione. Gli eucarioti, il tipo di cellule che compongono tutti gli organismi tranne i batteri, compaiono nella documentazione geologica già 2,7 miliardi di anni fa. Ma gli eucarioti con molte cellule, gli antenati di piante e animali, non sono comparsi fino a mezzo miliardo di anni fa, all'incirca quando gli oceani si sono arricchiti di ossigeno. Con il paleontologo Andrew Knoll dell'Università di Harvard, Anbar aveva precedentemente avanzato l'ipotesi che un lungo periodo di oceani anossici potrebbe essere la chiave del motivo per cui gli eucarioti più complessi si guadagnavano a malapena da vivere mentre i loro prolifici cugini batterici prosperavano. Lo studio di Arnold è un passo importante nella verifica di questa ipotesi.
'È straordinario che sappiamo così poco sulla storia degli oceani del nostro pianeta', afferma Anbar. “Se ci fosse o meno ossigeno negli oceani è una semplice domanda chimica a cui penseresti sarebbe facile rispondere. Mostra quanto sia difficile estrapolare informazioni dal disco rock e quanto ancora ci sia per noi da imparare sulle nostre origini'.
Il prossimo passo è capire quanto meno ossigeno c'era negli oceani nell'antico passato. Gli scienziati hanno in programma di continuare a studiare la chimica del molibdeno per rispondere a questa domanda, con il supporto continuo di NSF e NASA, le agenzie che hanno sostenuto il lavoro iniziale. Le informazioni non solo faranno luce sulla nostra evoluzione, ma potrebbero aiutarci a capire le condizioni che dovremmo cercare mentre cerchiamo la vita oltre la Terra.
Fonte originale: Comunicato stampa NSF