Un campione di ossigeno antico, preso in giro da un deposito di lago evaporativo di 1,4 miliardi di anni in Ontario, fornisce nuove prove di come erano l'atmosfera e la biosfera della Terra durante l'intervallo che ha portato alla comparsa della vita animale.

Le scoperte, pubblicato sulla rivista Natura , rappresentano la più antica misurazione degli isotopi dell'ossigeno atmosferico di quasi un miliardo di anni. I risultati supportano ricerche precedenti che suggerivano che i livelli di ossigeno nell'aria durante questo periodo della storia della Terra erano una piccola frazione di quelli che sono oggi a causa di una biosfera molto meno produttiva.

"E' stato suggerito per molti decenni che la composizione dell'atmosfera è cambiata in modo significativo nel tempo, "dice Peter Crockford, che ha guidato lo studio come Ph.D. studente alla McGill University. "Forniamo prove inequivocabili che era davvero molto diverso 1,4 miliardi di anni fa".

Lo studio fornisce il più antico indicatore di ciò che gli scienziati della terra chiamano "produzione primaria, " in cui i microrganismi alla base della catena alimentare - alghe, cianobatteri, e simili:producono materia organica dall'anidride carbonica e versano ossigeno nell'aria.

Una biosfera più piccola

"Questo studio mostra che la produzione primaria 1,4 miliardi di anni fa era molto inferiore a quella di oggi, ", afferma il coautore senior Boswell Wing, che ha aiutato a supervisionare il lavoro di Crockford alla McGill. "Ciò significa che la dimensione della biosfera globale doveva essere più piccola, e probabilmente non ha prodotto abbastanza cibo - carbonio organico - per sostenere un sacco di vita macroscopica complessa, "dice Ala, ora professore associato di scienze geologiche presso l'Università del Colorado a Boulder.

Per arrivare a questi risultati, Crockford ha collaborato con i colleghi della Yale University, Università della California Riverside, e la Lakehead University a Thunder Bay, Ontario, che aveva raccolto campioni incontaminati di sali antichi, noti come solfati, trovato in una formazione rocciosa sedimentaria a nord del Lago Superiore. Crockford ha trasportato i campioni alla Louisiana State University, dove ha lavorato a stretto contatto con i coautori Huiming Bao, Justin Hayles, e Yongbo Peng, il cui laboratorio è uno dei pochi al mondo che utilizza una tecnica di spettrometria di massa specializzata in grado di sondare tali materiali per rari isotopi di ossigeno all'interno dei solfati.

Il lavoro getta anche nuova luce su un tratto della storia della Terra noto come il "miliardo noioso" perché ha prodotto pochi cambiamenti biologici o ambientali apparenti.

"La ridotta produttività primaria durante l'era medio-proterozoica, da circa 2 miliardi a 800 milioni di anni fa, è stata a lungo implicata, ma non sono stati generati dati concreti per dare un forte sostegno a questa idea, " nota Galen Halverson, un coautore dello studio e professore associato di scienze della terra e planetarie presso la McGill. "Ciò lasciava aperta la possibilità che ci fosse un'altra spiegazione del perché l'oceano Proterozoico medio fosse così poco interessante, in termini di produzione e deposito di carbonio organico." I dati di Crockford "forniscono la prova diretta che questo noioso ciclo del carbonio era dovuto alla bassa produttività primaria".

Indizi di esopianeti

I risultati potrebbero anche aiutare gli astronomi a ricercare la vita al di fuori del nostro sistema solare.

"Per la maggior parte della storia della Terra il nostro pianeta è stato popolato di microbi, e proiettandoli nel futuro saranno probabilmente gli amministratori del pianeta molto tempo dopo che saremo andati via, "dice Crockford, ora ricercatore post-dottorato presso l'Università di Princeton e il Weizmann Institute of Science in Israele. "Comprendere gli ambienti che modellano non solo ci informa del nostro passato e di come siamo arrivati ​​qui, ma fornisce anche indizi su ciò che potremmo trovare se scoprissimo un esopianeta abitato".