La complicata comparsa dell'ossigeno sulla Terra

[frankyone]

Una serie di nuovi carotaggi ha permesso di costruire una mappa delle deposizioni geologiche risalenti all’Era Proterozoica, compresa tra 2500 milioni e 542 milioni di anni fa, e di stabilire che il Grande Evento Ossidativo si è verificato in tutto il pianeta e in un arco di tempo di centinaia di milioni di anni



La comparsa dell’ossigeno nell’atmosfera terrestre probabilmente non avvenne in un unico momento ma con successivi eventi “start&stop”, stando alle conclusioni di un recente studio, ora pubblicato su “Science Express”, a firma di un gruppo internazionale di ricercatori del Fennoscandia Arctic Russia-Drilling Early Earth Project (FAR DEEP).

La ricerca si è svolta nell’estate del 2007 nei pressi di Murmansk, nella parte nordoccidentale della Russia. Il progetto, parte dell’International Continental Scientific Drilling Program, prevedeva una serie di carotaggi di circa cinque centimetri di diametro che hanno permesso di costruire una mappa delle deposizioni geologiche risalenti all’Era Proterozoica, compresa tra 2500 milioni e 542 milioni di anni fa.

Secondo gli attuali modelli, inizialmente l’ossigeno presente in atmosfera venne prodotto dalla fotosintesi di organismi unicellulari, tutto consumato dalla reazione di ossidazione di zolfo, ferro e altri elementi. Quando l’accumulo raggiunse un livello sufficiente, l’ossigeno permeò l’acqua di falda e cominciò a ossidare materiali organici sepolti, ossidando il carbonio e producendo biossido di carbonio.

“Abbiamo sempre pensato che l’ossigeno fosse comparso in atmosfera rapidamente e in un unico evento”, ha commentato Lee R. Kump, professore di scienze geologiche della Penn State. “Ora la prospettiva è cambiata: non stiamo più cercando di definire come e quando si è verificato un evento ma come e quando l’ossigeno diventato una componente stabile dell’atmosfera terrestre”.

Le carote di sedimenti sono state analizzate e confrontate con analoghi reperti estratti in Gabon utilizzando il rapporto tra gli isotopi 13 e 12 del carbonio per verificare se l’aumento di ossigeno atmosferico riguardasse varie parti del globo. I due insiemi di carote mostrano variazioni nell’abbondanza di carbonio 13 molto simili tra loro: si è potuto concludere che il Grande Evento Ossidativo si è in realtà verificato in tutto il pianeta e su un arco di tempo di centinaia di milioni di anni.

La prima grande svolta – l’ossidazione della pirite, possibile anche con livelli di ossigeno atmosferico abbastanza bassi – avvenne circa 2500 milioni di anni fa e la scomparsa di tutto lo zolfo frazionato indipendentemente dalla massa 2400 milioni di anni fa (il frazionamento indipendente dalla massa degli isotopi dello zolfo, noto anche con l’acronimo MIF, è uno dei segni più evidenti che segnano il passaggio da un’atmosfera virtualmente priva di ossigeno a un’atmosfera ossigenata, anche se l’aria era ancora irrespirabile per qualunque organismo vivente). L’incremento dei livelli di ossigeno avvenne in modo sempre più rapido durante il Paleoproterozoico, raggiungendo l’1 per cento dell’attuale concentrazione.

“Con una concentrazione dell’ossigeno atmosferico dell’uno per cento, l’acqua di falda divenne fortemente ossigenata, rendendo possibile l’ossidazione dei materiali organici presenti nelle rocce”, ha concluso Kump.

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