Rochas da África do Sul revelam pistas sobre como o oxigênio se acumulou na Terra

O oxigênio nem sempre fez parte da atmosfera terrestre em quantidades significativas. Sua primeira grande expansão começou há cerca de 2,4 bilhões de anos, em uma transição longa e instável. Mas produzir esse gás era apenas parte do desafio: diversos processos também o consumiam.

Agora, rochas preservadas na África do Sul ajudam a explicar como nutrientes, microorganismos e mudanças na química dos oceanos influenciaram esse equilíbrio. O mistério vai além da produção de oxigênio Organismos capazes de realizar fotossíntese liberavam oxigênio, mas sua presença não garantia uma acumulação duradoura. Reações com minerais, gases e matéria orgânica podiam consumir o gás.

A questão, portanto, envolve o balanço entre produção e consumo. Para investigar essa história, pesquisadores estudaram registros geológicos do chamado Grande Evento de Oxidação. O trabalho publicado na Nature Communications analisou rochas das formações Rooihoogte e Timeball Hill, na África do Sul, com aproximadamente 2,32 a 2,25 bilhões de anos.

Esses materiais preservam sinais de mudanças ambientais associadas às últimas glaciações daquele período. A equipe combinou análises químicas com modelos dos ciclos do carbono, oxigênio, fósforo e enxofre. Um nutriente ajudou a alimentar o processo O fósforo é essencial para os seres vivos.

Sua disponibilidade nos oceanos pode limitar a produtividade biológica e, consequentemente, influenciar a produção de oxigênio. Segundo a Universidade da Califórnia em Riverside, mudanças na química marinha favoreceram a reciclagem desse nutriente. O processo envolvia sulfatos, utilizados por microorganismos para decompor matéria orgânica.

Durante essa atividade, parte do fósforo retornava à água e ficava disponível para sustentar novo crescimento biológico. Uma parcela da matéria orgânica produzida acabava enterrada nos sedimentos. Quando esse carbono permanecia preservado, deixava de participar de reações que consumiriam o oxigênio liberado pela fotossíntese.

Assim, a circulação de nutrientes podia favorecer a acumulação do gás na atmosfera. O mecanismo conecta processos microscópicos nos sedimentos a transformações de escala planetária. As rochas guardam diferentes formas de fósforo Medir apenas o fósforo total de uma rocha não revela quanto dele esteve acessível à vida.

Uma parte pode permanecer presa em minerais, enquanto outra participa mais diretamente dos ciclos biológicos. A equipe separou diferentes frações do elemento por meio da dissolução seletiva dos componentes minerais. Isso permitiu distinguir reservatórios associados à matéria orgânica, ao ferro e a outras fases.

A abordagem ajuda a reconstruir quando o fósforo retornava à água e quando ficava retido nos sedimentos. Essa diferença é fundamental para compreender sua influência sobre a produtividade dos oceanos antigos. A oxigenação não aconteceu em linha reta Os resultados apontam para uma história mais complexa que um aumento contínuo do oxigênio.

A reciclagem de fósforo podia estimular a produtividade, mas mudanças posteriores voltavam a prender o nutriente nos sedimentos. O estudo propõe que essas interações contribuíram para grandes oscilações na oxigenação durante a transição. Portanto, o mecanismo não manteve necessariamente níveis altos e estáveis durante todo o período.

Uma pesquisa anterior com rochas sul-africanas já havia destacado que o aparecimento do oxigênio e sua permanência na atmosfera foram etapas distintas. O passado também ajuda a formular novas perguntas Reconstruir essas relações pode ampliar a compreensão sobre a evolução da vida. A disponibilidade de oxigênio importa, mas outros nutrientes e condições ambientais também influenciam as possibilidades dos organismos.

Os pesquisadores também veem relevância para estudar oceanos que hoje perdem oxigênio e para investigar a habitabilidade de outros mundos. As rochas não oferecem uma resposta única para toda a história terrestre. Elas revelam como vida, nutrientes, clima e química interagiram durante uma transformação que tornou possível o planeta que conhecemos.