Una nuova ricerca suggerisce fortemente che i distinti "eventi di ossigenazione" che hanno creato l'atmosfera respirabile della Terra sono avvenuti spontaneamente, piuttosto che essere una conseguenza di rivoluzioni biologiche o tettoniche.

Lo studio dell'Università di Leeds, pubblicato sulla rivista Scienza , non solo fa luce sulla storia dell'ossigeno sul nostro pianeta, fornisce nuove informazioni sulla prevalenza di mondi ossigenati diversi dal nostro.

La Terra primitiva non aveva ossigeno nella sua atmosfera o negli oceani fino a circa 2,4 miliardi di anni fa, quando si è verificato il primo dei tre principali eventi di ossigenazione. Le ragioni di questi aumenti 'graduali' di ossigeno sulla Terra sono state oggetto di un dibattito scientifico in corso.

In un nuovo studio, I ricercatori di Leeds hanno modificato un modello concettuale ben consolidato di biogeochimica marina in modo che potesse essere eseguito su tutta la storia della Terra, e scoprì che produceva da solo i tre eventi di ossigenazione.

Le loro scoperte suggeriscono che, al di là dei primi microbi fotosintetici e dell'inizio della tettonica a zolle, entrambi stabiliti circa tre miliardi di anni fa, era semplicemente una questione di tempo prima che l'ossigeno raggiungesse il livello necessario per sostenere la vita complessa.

Questa nuova teoria aumenta drasticamente la possibilità che mondi ricchi di ossigeno esistano altrove.

L'autore principale dello studio Lewis Alcott, un ricercatore post-laurea presso la School of Earth and Environment di Leeds, ha dichiarato:"Questa ricerca mette davvero alla prova la nostra comprensione di come la Terra sia diventata ricca di ossigeno, e divenne così in grado di sostenere la vita intelligente.

"Sulla base di questo lavoro, sembra che i pianeti ossigenati possano essere molto più comuni di quanto si pensasse in precedenza, perché non richiedono progressi biologici multipli e molto improbabili, o accadimenti casuali di tettonica."

Il primo "Grande Evento di Ossidazione" si è verificato durante l'era Paleoproterozoica, circa 2,4 miliardi di anni fa. I successivi eventi di ossigenazione all'ingrosso si sono verificati nell'era neoproterozoica circa 800 milioni di anni fa e infine nell'era paleozoica circa 450 milioni di anni fa, quando l'ossigeno atmosferico è salito ai livelli attuali.

Animali di grandi dimensioni con elevate esigenze energetiche richiedono alti livelli di ossigeno, e si è evoluto subito dopo l'ultimo di questi passaggi, infine evolvendo in dinosauri e mammiferi.

Attualmente, le due teorie prevalenti suggeriscono che i fattori trainanti di questi eventi di ossigenazione siano stati o passi importanti nelle rivoluzioni biologiche - dove l'evoluzione di forme di vita progressivamente più complesse essenzialmente "bioingegnerizzate" l'ossigenazione a livelli più alti - o rivoluzioni tettoniche - dove l'ossigeno è aumentato a causa di cambiamenti nello stile di vulcanismo o formazione della crosta.

Il nuovo studio evidenzia invece una serie di feedback che esistono tra il fosforo globale, cicli del carbonio e dell'ossigeno, che sono in grado di guidare rapidi cambiamenti nei livelli di ossigeno nell'oceano e nell'atmosfera senza richiedere alcun cambiamento "graduale" né nella tettonica né nella biologia.

Il coautore dello studio, il professor Simon Poulton, anche dalla School of Earth and Environment di Leeds ha affermato:"Il nostro modello suggerisce che l'ossigenazione della Terra a un livello che può sostenere la vita complessa era inevitabile, una volta che i microbi che producono ossigeno si erano evoluti."

Il loro modello del "sistema Terra" dei feedback riproduce il modello di ossigenazione in tre fasi osservato quando guidato esclusivamente da un graduale passaggio dalle condizioni superficiali riducenti a quelle ossidanti nel tempo. Le transizioni sono guidate dal modo in cui il ciclo del fosforo marino risponde ai cambiamenti dei livelli di ossigeno, e come questo influisce sulla fotosintesi, che richiede fosforo.

L'autore senior Dr. Benjamin Mills, che guida il gruppo di modellazione biogeochimica a Leeds, ha dichiarato:"Il modello dimostra che una graduale ossigenazione della superficie terrestre nel tempo dovrebbe comportare distinti eventi di ossigenazione nell'atmosfera e negli oceani, paragonabili a quelli osservati nella documentazione geologica.

"Il nostro lavoro mostra che la relazione tra il fosforo globale, i cicli del carbonio e dell'ossigeno sono fondamentali per comprendere la storia dell'ossigenazione della Terra. Questo potrebbe aiutarci a capire meglio come un pianeta diverso dal nostro possa diventare abitabile".

Il documento "L'ossigenazione graduale della Terra è una proprietà intrinseca del ciclo biogeochimico globale" è pubblicato online in Scienza il 10 dicembre 2019.