Gli scienziati hanno a lungo pensato che l'ossigeno fosse apparso nella bassa atmosfera terrestre 2,7 miliardi di anni fa, rendere possibile la vita come la conosciamo. Un ricercatore della Rice University ha aggiunto prove a sostegno di quel numero.

Il record di zolfo detenuto dall'antica roccia segna il drammatico cambiamento nell'atmosfera del pianeta che ha dato origine alla vita complessa, ma le rocce sono indicatori locali. Per il quadro generale, Il biogeochimico del riso Mark Torres ha usato l'acqua che scorre sopra ed erode le rocce come proxy.

Torres, un assistente professore di Rice di Terra, scienze ambientali e planetarie, e i suoi colleghi riferiscono in Geoscienze naturali che il bilancio delle anomalie degli isotopi di zolfo nella roccia dell'Archeano, un indicatore del "grande evento di ossigenazione, "può essere riconosciuto e misurato anche nei fiumi che lo erodono.

I ricercatori hanno campionato l'acqua da due dei pochi luoghi sulla Terra dove la roccia di Archean è esposta in abbondanza:al Craton Superiore in Canada e in Sud Africa. Hanno determinato che mentre singoli campioni di roccia possono ancora mostrare uno squilibrio (le anomalie) degli isotopi di zolfo, un'attenta analisi dell'acqua che diffonde e trasporta lo zolfo da migliaia di miglia di roccia all'oceano mostra che il contenuto è in definitiva in linea con la firma di zolfo della massa terrestre.

"I cambiamenti nella chimica possono dirti qualcosa sull'ambiente, e le rocce possono dirti se c'era ossigeno in un momento particolare, "Torres ha detto. "All'inizio della nostra storia, le anomalie degli isotopi di zolfo sono dappertutto. Quindi, circa 2,7 miliardi di anni fa, scompaiono e non tornano più".

Lo zolfo è un marker perché quattro isotopi stabili, conosciuti dalle loro masse molecolari di 32, 33, 34 e 36, possono mostrare comportamenti diversi quando sono presenti nell'atmosfera. "La maggior parte dello zolfo è massa 32, ma ci sono piccole quantità delle altre masse, " ha detto Torres.

La luce ultravioletta del sole ha reagito con il gas di zolfo e lo ha diviso in composti separati con isotopi più pesanti e più leggeri. Infine, questi composti affondano e rimangono nella roccia che si è formata in quel momento.

"Ma c'è questa cosa strana:le rocce davvero vecchie contengono più 33 zolfo di quanto ci aspetteremmo, in base alle masse relative, " disse Torres. "Poiché 33 è uno più pesante di 32, dovremmo essere facilmente in grado di prevedere le loro abbondanze relative usando la chimica fisica. Ma, troviamo che 33 è molto più abbondante del previsto. Ecco perché la chiamiamo anomalia".

Quando apparve l'ossigeno, ha assorbito la luce ultravioletta e ha spento la reazione dello zolfo, come si vede nella roccia. Va tutto bene, Torres ha detto, ma la teoria non tiene conto dello zolfo anomalo che ha continuato a lisciviare dalla roccia di Archean nelle acque superficiali, essere trasportati nell'oceano per poi condensarsi in nuova roccia che avrebbe anch'essa l'anomalia.

"Questo riciclaggio dell'antica roccia era un modo per perpetuare l'anomalia anche dopo la comparsa dell'ossigeno, " ha detto. I ricercatori sospettavano che la persistenza dell'anomalia potesse offuscare la comprensione dei tempi dell'aumento dell'ossigeno di ben 100 milioni di anni.

non l'ha fatto, Hanno scoperto, ma non è stato facile. Il team comprendeva ricercatori del California Institute of Technology e del Center for Petrographic and Geochemical Research di Nancy, Francia. I membri hanno raccolto decine di campioni dai siti canadesi per andare insieme ai campioni sudafricani che avevano già e hanno controllato la loro firma di zolfo dopo aver eliminato gli effetti dei contaminanti dalle piogge acide solforose, sale stradale e polvere per lo scioglimento del ghiaccio provenienti dalle attività minerarie locali. Ma i loro calcoli finali hanno mostrato un solido equilibrio nel 33-zolfo raccolto dal deflusso del fiume su una vasta area.

"Il nostro sforzo ci consente di essere sicuri di avere i tempi per questo grande evento di ossidazione, quindi ora possiamo iniziare a capire i meccanismi, " disse Torres. "Se pensi all'intera portata della storia della Terra, 100 milioni di anni sono piccoli, ma sulla linea temporale evolutiva degli organismi, importa."