O arrefecimento rápido no interior do manto da Terra através das placas tectónicas teve um papel fundamental no desenvolvimento das primeiras formas de vida e da oxigenação da atmosfera.
Cientistas das Universidades de Curtin e Adelaide, na Austrália, e da Universidade da Califórnia, Riverside, recolheram e analisaram dados sobre rochas ígneas de repositórios de dados geológicos e geoquímicos na Austrália, Canadá, Nova Zelândia, Suécia e EUA, avança a Europa Press.
A equipa de investigadores descobriu que, durante os 4.500 milhões de anos de desenvolvimento da Terra, rochas ricas em fósforo se acumularam na crosta terrestre e, assim, perceberam a relação desta acumulação com a do oxigénio na atmosfera.
O fósforo é essencial para a vida tal como a conhecemos. Os fosfatos, que são compostos que contêm fósforo e oxigénio, fazem parte das redes tronco do ADN e ARN, assim como das membranas das células.
Para descobrir como os níveis do fósforo na crosta terrestre aumentaram com o tempo, os cientistas estudaram como se formou a rocha à medida que o manto da Terra arrefecia. Para isso, fizeram modelos para descobrir como as rochas derivadas do manto mudaram a composição como consequência do arrefecimento a longo prazo.
Os resultados do estudo, publicado em maio na Earth and Planetary Science Letters, sugerem que durante um período inicial e mais quente na história da Terra, isto é, entre 4.000 e 2.500 milhões de anos, havia uma maior quantidade de manto fundido. O fósforo estava demasiado diluído nas rochas.
No entanto, com o passar do tempo, a Terra arrefeceu o suficiente, auxiliada pelo aparecimento das placas tectónicas, fazendo com que a crosta exterior mais fria do planeta fosse subduzida de novo pelo manto mais quente. Com este arrefecimento, o manto parcial derreteu e ficou mais pequeno.
O fósforo concentrou-se e cristalizou num mineral chamado apatita, que se transformou em parte das rochas ígneas que se criaram a partir do manto frio. Eventualmente, escreve o mesmo site, estas rochas alcançaram a superfície da Terra e formaram uma grande proporção da crosta. Quando os minerais de fósforo derivados da crosta se misturaram com a água em lagos, rios e oceanos, a apatita descompôs-se em fosfatos, que ficaram disponíveis para o desenvolvimento e nutrição da vida primitiva.
Os cientistas estimaram então a mistura dos elementos da crosta terrestre com a água do mar ao longo do tempo e descobriram que os níveis mais altos dos elementos bioessenciais são paralelos aos mais velhos aumentos da oxigenação da atmosfera terrestre: o Grande Evento de Oxigenação (GOE) há 2.400 milhões de anos e o Proterozoico, há 800 milhões, depois dos quais se supõem níveis de oxigénio suficientemente altos para suportar a vida multicelular.
Para entender como estas reações afetaram os níveis de oxigénio na atmosfera durante um período de quatro mil milhões de anos, os investigadores mediram as quantidades de enxofre e ferro nas rochas ígneas, descobrindo que as diminuições destes elementos e o aumento do fósforo eram paralelos aos dois eventos falados acima.
“É intrigante pensar que o oxigénio de que dependemos deve a sua origem às diminuições seculares na temperatura do manto terrestre, que se acredita terem descido cerca de 1550ºC há uns três mil milhões de anos ao redor dos 1350ºC da atualidade”, afirma Peter Cawood, da Universidade Monash, em Melbourne, à Astrobiology Magazine.
“Poderia ocorrer um cenário semelhante num exoplaneta?”, questiona a Europa Press.
Grant Cox, investigador da Universidade de Adelaide e co-autor do estudo, diz que “esta relação (entre o aumento dos níveis de oxigénio e o arrefecimento do manto) tem implicações em qualquer planeta terrestre. Todos os planetas arrefeceram, e aqueles com convecção tectónica de placas eficiente ainda arrefeceram mais rapidamente”.
“Podemos concluir que a velocidade deste arrefecimento pode afetar a velocidade e o padrão da evolução biológica em qualquer planeta potencialmente habitável“.
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