Nella prima storia della Terra, diversi miliardi di anni fa, esistevano solo tracce di ossigeno nell'atmosfera e negli oceani. Gli odierni organismi che respirano aria non sarebbero potuti esistere in quelle condizioni. Il cambiamento è stato causato da batteri fotosintetizzanti, che ha creato ossigeno come sottoprodotto - in grandi quantità. Strati rocciosi di 2,5 miliardi di anni fa in diversi continenti hanno fornito indicazioni che il primo grande aumento della proporzione di ossigeno nell'atmosfera ha avuto luogo allora.

Ora, lavorare con colleghi internazionali, il dottor Benjamin Eickmann e il professor Ronny Schönberg, I geochimici degli isotopi dell'Università di Tubinga hanno scoperto strati nel bacino sudafricano di Pongola che testimoniano la produzione di ossigeno da parte dei batteri già 2,97 miliardi di anni fa. Ciò rende il bacino la prima dimora conosciuta di organismi produttori di ossigeno, nota come oasi di ossigeno. Lo studio è stato pubblicato nell'ultimo Geoscienze naturali .

Le condizioni sulla Terra circa tre miliardi di anni fa erano a dir poco inospitali. L'atmosfera conteneva solo un centomillesimo dell'ossigeno che ha oggi. Gli oceani primordiali non contenevano quasi nessun solfato; ma contenevano grandi quantità di ferro ferroso. Quando i batteri hanno iniziato a produrre ossigeno, potrebbe inizialmente legarsi con altri elementi, ma ha iniziato ad arricchire l'atmosfera in un massiccio evento di emissione di ossigeno circa 2,5 miliardi di anni fa.

"Lo possiamo vedere nella scomparsa di minerali ridotti nei sedimenti dei continenti. Certe firme di zolfo che possono essere formate solo in un'atmosfera a basso contenuto di ossigeno non si trovano più, "dice Benjamin Eickmann, l'autore principale dello studio. Quest'evento, che potrebbe essere descritto come inquinamento ambientale globale, è entrato nella storia della Terra come il Grande Evento di Ossigenazione. Fu un disastro per i primi tipi di batteri che si erano evoluti in condizioni di scarso ossigeno; l'ossigeno li ha avvelenati. "Però, dopo la prima grande ascesa, l'atmosfera conteneva solo lo 0,2 percento di ossigeno; oggi è intorno al 21 per cento, " Spiega Eickmann. Esposto a un'atmosfera che conteneva quantità crescenti di ossigeno, i continenti erano soggetti a una maggiore erosione. Ciò ha portato a più oligoelementi che entrano negli oceani. Il migliore apporto di nutrienti a sua volta ha portato a più forme di vita nei mari.

Firme di zolfo come archivio della storia della Terra

Nel loro studio attuale i ricercatori hanno studiato i sedimenti di 2,97 miliardi di anni depositati nel bacino di Pongola in quello che oggi è il Sudafrica. Dalle proporzioni degli isotopi di zolfo (in particolare l'of ³⁴ S/ ³² rapporto S), nei sedimenti, i ricercatori sono in grado di concludere che i batteri usavano il solfato nei mari primordiali come fonte di energia, riducendolo chimicamente.

"Il solfato è una forma di zolfo ossidato. Una maggiore concentrazione di solfato nell'acqua indica che nel mare poco profondo del bacino della Pongola doveva essere presente una quantità sufficiente di ossigeno libero, " Dice Ronny Schönberg. Questo ossigeno libero deve essere stato prodotto da altri, batteri fotosintetizzanti. Allo stesso tempo, un'altra firma isotopica di zolfo (il ³³ S/ ³² rapporto S) in questi sedimenti indica una continua riduzione, atmosfera molto povera di ossigeno.

"Ciò rende il bacino della Pongola la più antica oasi di ossigeno conosciuta fino ad oggi. L'ossigeno si stava accumulando nell'acqua molto prima del Grande Evento di Ossigenazione, Schönberg spiega. Diverse centinaia di milioni di anni dopo, i livelli di ossigeno in costante aumento hanno portato all'ossidazione dell'atmosfera, e questo è ciò che ha reso possibile la vita sulla Terra, in tutta la sua varietà come la conosciamo oggi.