È difficile mantenere le molecole di ossigeno intorno, nonostante sia il terzo elemento più abbondante dell’universo, forgiato nel nucleo superhot, superdenso delle stelle. Questo perché l’ossigeno vuole reagire; può formare composti con quasi ogni altro elemento sulla tavola periodica. Quindi, come ha fatto la Terra a finire con un’atmosfera composta da circa il 21 percento della roba?
La risposta è minuscoli organismi noti come cianobatteri, o alghe blu-verdi., Questi microbi conducono la fotosintesi: usando sole, acqua e anidride carbonica per produrre carboidrati e, sì, ossigeno. Infatti, tutte le piante sulla Terra incorporano cianobatteri simbiotici (noti come cloroplasti) per fare la loro fotosintesi per loro fino ad oggi.
Per alcuni eoni indicibili prima dell’evoluzione di questi cianobatteri, durante l’eone archeano, i microbi più primitivi vivevano alla vecchia maniera: anaerobicamente. Questi antichi organismi—e i loro discendenti” estremofili ” oggi-prosperavano in assenza di ossigeno, facendo affidamento sul solfato per il loro fabbisogno energetico.
Ma circa 2.,45 miliardi di anni fa, il rapporto isotopico dello zolfo si trasformò, indicando che per la prima volta l’ossigeno stava diventando una componente significativa dell’atmosfera terrestre, secondo un articolo del 2000 su Science. All’incirca nello stesso periodo (e per eoni successivi), il ferro ossidato cominciò ad apparire in antichi terreni e bande di ferro furono depositate sul fondo marino, un prodotto delle reazioni con l’ossigeno nell’acqua di mare.
” Quello che sembra è che l’ossigeno è stato prodotto per la prima volta da qualche parte intorno a 2,7 miliardi a 2,8 miliardi di anni fa. Ha preso residenza in atmosfera intorno 2.,45 miliardi di anni fa”, dice il geochimico Dick Holland, visiting scholar presso l’Università della Pennsylvania. “Sembra che ci sia un intervallo di tempo significativo tra la comparsa di organismi che producono ossigeno e l’effettiva ossigenazione dell’atmosfera.”
Quindi una data e un colpevole possono essere fissati per quello che gli scienziati chiamano il Grande evento di ossidazione, ma i misteri rimangono. Cosa è successo 2,45 miliardi di anni fa che ha permesso ai cianobatteri di prendere il sopravvento? Quali erano i livelli di ossigeno in quel momento?, Perché ci è voluto un altro miliardo di anni—soprannominato il “miliardo noioso” dagli scienziati-perché i livelli di ossigeno aumentassero abbastanza in alto da consentire l’evoluzione degli animali?
Più importante, come ha fatto la quantità di ossigeno atmosferico raggiungere il suo livello attuale? “Non è così facile perché dovrebbe bilanciare al 21 per cento piuttosto che al 10 o al 40 per cento”, osserva il geoscienziato James Kasting della Pennsylvania State University. “Non capiamo bene il moderno sistema di controllo dell’ossigeno.”
Clima, vulcanismo, tettonica a placche hanno giocato un ruolo chiave nella regolazione del livello di ossigeno durante vari periodi di tempo., Eppure nessuno ha messo a punto un test solido come una roccia per determinare il contenuto preciso di ossigeno dell’atmosfera in un dato momento dal record geologico. Ma una cosa è chiara: le origini dell’ossigeno nell’atmosfera terrestre derivano da una cosa: la vita.