shungite, una roccia sedimentaria ricca di carbonio unica dalla Russia depositata 2 miliardi di anni fa, contiene indizi sulle concentrazioni di ossigeno sulla superficie terrestre in quel momento. Guidati dal professor Kurt Konhauser all'Università di Alberta e dal professor Kalle Kirsimäe all'Università di Tartu, un gruppo di ricerca internazionale che coinvolge altri colleghi francesi, Norvegia, Russia, e Stati Uniti, hanno trovato un molibdeno sorprendentemente alto, uranio, e concentrazioni di renio, così come elevati rapporti isotopici di uranio nelle carote di perforazione che sezionano le rocce di shungite. Si pensa che questi metalli in tracce siano comuni negli oceani e nei sedimenti della Terra solo quando c'è abbondante ossigeno intorno. I ricercatori hanno scoperto che tali concentrazioni di tracce di metalli non hanno rivali nella storia primitiva della Terra, suggerendo livelli elevati di ossigeno al momento del deposito della shungite.

"Ciò che è sconcertante è che i modelli ampiamente accettati dei cicli del carbonio e dell'ossigeno della Terra prevedono che la shungite dovrebbe essere stata depositata in un momento di rapida diminuzione dei livelli di ossigeno, "dice Mänd, un dottorato di ricerca candidato presso l'Università di Alberta e autore principale dello studio.

La maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che i livelli di ossigeno atmosferico sono aumentati significativamente circa 2,4 miliardi di anni fa, noto come il grande evento di ossidazione (GOE), e hanno raggiunto circa la metà dei livelli moderni di circa 2,1 miliardi di anni. Il GOE è stato anche accompagnato da un cambiamento nei rapporti degli isotopi del carbonio nelle rocce sedimentarie. Agli scienziati, questo corrisponde alla storia:i rapporti anomali degli isotopi del carbonio riflettono la sepoltura di enormi quantità di plancton come materia organica nei sedimenti oceanici, che a loro volta portano alla generazione di ossigeno in eccesso. Ma l'intesa prevalente è che subito dopo questo periodo di alte concentrazioni, i livelli di ossigeno sono diminuiti di nuovo e sono rimasti bassi per quasi un miliardo di anni durante la cosiddetta "mezza età" della Terra.

"Le carote di perforazione fresche che abbiamo ottenuto dall'area del Lago Onega con il supporto dell'Università di Tartu e della Tallinn University of Technology forniscono alcuni dei migliori archivi di roccia per decifrare le condizioni ambientali immediatamente dopo il GOE, "dice Kirsimäe, coordinatore del lavoro sul campo geologico.

"Ciò che abbiamo trovato contraddice l'opinione prevalente:essenzialmente abbiamo prove evidenti che i livelli di ossigeno atmosferico sono aumentati ulteriormente dopo la fine dell'anomalia dell'isotopo del carbonio, " dice Mänd. "Questo costringerà la comunità scientifica della Terra a ripensare a ciò che ha guidato i cicli del carbonio e dell'ossigeno sulla Terra primordiale".

Queste nuove scoperte sono anche cruciali per comprendere l'evoluzione della vita complessa. La "mezza età" della Terra rappresenta lo sfondo per la comparsa degli eucarioti. eucarioti, i precursori di tutta la vita complessa, compresi animali come noi, generalmente richiedono alti livelli di ossigeno nel loro ambiente per prosperare. Questo lavoro ora rafforza l'idea che le condizioni adatte per l'evoluzione della vita complessa sulla Terra primordiale siano esistite per un tempo molto più lungo di quanto si pensasse in precedenza. Come tale, i risultati indirettamente supportano studi precedenti in cui è stato coinvolto il Prof. Konhauser che hanno rivelato grandi, tracce fossili potenzialmente eucariotiche di 2,1 miliardi di anni.

Nonostante questi nuovi progressi, il ritardo tra l'aumento iniziale dell'ossigeno e la comparsa e la radiazione degli eucarioti, rimane un'area di ricerca attiva; uno che i ricercatori dell'Università di Tartu e dell'Università di Alberta sono ben posizionati per aiutare a rispondere.