Un pezzo di sale marino di 2 miliardi di anni fornisce nuove prove per la trasformazione dell'atmosfera terrestre in un ambiente ossigenato in grado di sostenere la vita come la conosciamo.

Lo studio di un team internazionale di istituzioni tra cui la Princeton University ha scoperto che l'aumento di ossigeno avvenuto circa 2,3 miliardi di anni fa, noto come il Grande Evento di Ossidazione, era molto più consistente di quanto precedentemente indicato.

"Invece di un rivolo, era più simile a una manichetta antincendio, " disse Clara Blättler, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Geoscienze di Princeton e primo autore dello studio, che è stato pubblicato online dalla rivista Scienza di giovedì, 22 marzo. "È stato un cambiamento importante nella produzione di ossigeno".

Le prove della profonda ripresa dell'ossigeno provengono da rocce di sale cristallizzate estratte da un buco profondo 2 miglia nella regione della Carelia, nel nord-ovest della Russia. Questi cristalli di sale sono stati lasciati indietro quando l'antica acqua di mare è evaporata, e forniscono ai geologi indizi senza precedenti sulla composizione degli oceani e dell'atmosfera sulla Terra più di 2 miliardi di anni fa.

L'indicazione chiave dell'aumento della produzione di ossigeno è derivata dalla scoperta che i giacimenti minerari contenevano una quantità sorprendentemente grande di un componente dell'acqua di mare noto come solfato, che è stato creato quando lo zolfo ha reagito con l'ossigeno.

"Questa è la prova più forte mai vista che l'antica acqua di mare da cui quei minerali precipitavano aveva alte concentrazioni di solfato che raggiungevano almeno il 30 percento dell'attuale solfato oceanico, come indicano le nostre stime, " disse Aivo Lepland, un ricercatore presso il Geological Survey of Norway, uno specialista in geologia presso la Tallinn University of Technology, e autore senior dello studio. "Questo è molto più alto di quanto si pensasse in precedenza e richiederà un considerevole ripensamento dell'entità dell'ossigenazione del sistema atmosfera-oceano della Terra, vecchio di 2 miliardi di anni".

L'ossigeno costituisce circa il 20% dell'aria ed è essenziale per la vita come la conosciamo. Secondo le prove geologiche, l'ossigeno ha cominciato a comparire nell'atmosfera terrestre tra 2,4 e 2,3 miliardi di anni fa.

Fino al nuovo studio, però, i geologi erano incerti se questo accumulo di ossigeno, causato dalla crescita di cianobatteri capaci di fotosintesi, che comporta l'assunzione di anidride carbonica e l'emissione di ossigeno, è stato un evento lento che ha richiesto milioni di anni o un evento più rapido.

"È stato difficile testare queste idee perché non avevamo prove di quell'epoca che ci parlassero della composizione dell'atmosfera, " ha detto Blattler.

I cristalli scoperti di recente forniscono questa prova. I cristalli di sale raccolti in Russia sono più vecchi di oltre un miliardo di anni rispetto a qualsiasi deposito di sale scoperto in precedenza. I depositi contengono salgemma, che si chiama salgemma ed è chimicamente identico al sale da cucina o al cloruro di sodio, così come altri sali di calcio, magnesio e potassio.

Normalmente questi minerali si dissolvono facilmente e verrebbero lavati via nel tempo, ma in questo caso erano eccezionalmente ben conservati nelle profondità della Terra. Geologi del Geological Survey of Norway in collaborazione con il Karelian Research Center di Petrozavodsk, Russia, recuperato i sali da un sito di perforazione chiamato Onega Parametric Hole (OPH) sulla sponda occidentale del lago Onega.

Le qualità uniche del campione li rendono preziosissimi nel ricostruire la storia di quanto accaduto dopo il Grande Evento di Ossidazione, disse John Higgins, assistente professore di geoscienze a Princeton, che ha fornito l'interpretazione dell'analisi geochimica insieme ad altri coautori.

"Questa è una classe piuttosto speciale di depositi geologici, " Ha detto Higgins. "C'è stato un grande dibattito sul fatto che il Grande Evento di Ossidazione, che è legato all'aumento e alla diminuzione di vari segnali chimici, rappresenta un grande cambiamento nella produzione di ossigeno, o solo una soglia che è stata varcata. La linea di fondo è che questo documento fornisce la prova che l'ossigenazione della Terra in questo periodo di tempo ha comportato molta produzione di ossigeno".

La ricerca stimolerà lo sviluppo di nuovi modelli per spiegare cosa è successo dopo il Grande Evento di Ossidazione per causare l'accumulo di ossigeno nell'atmosfera, disse Blattler. "Potrebbero esserci stati importanti cambiamenti nei cicli di feedback sulla terra o negli oceani, o un forte aumento della produzione di ossigeno da parte dei microbi, ma in entrambi i casi è stato molto più drammatico di quanto avessimo capito prima".