Per gran parte dei quattro miliardi e mezzo di anni della Terra, il pianeta era arido e inospitale; non è stato fino a quando il mondo non ha acquisito la sua coltre di ossigeno che la vita multicellulare potrebbe davvero andare avanti. Ma gli scienziati stanno ancora cercando di capire esattamente come e perché il nostro pianeta abbia ottenuto questa atmosfera meravigliosamente ossigenata.

"Se ci pensi, questo è il cambiamento più importante che il nostro pianeta ha vissuto nella sua vita, e non siamo ancora sicuri di come sia successo esattamente, " disse Nicolas Dauphas, il Louis Block Professor di Scienze Geofisiche presso l'Università di Chicago. "Qualsiasi progresso tu possa fare per rispondere a questa domanda è davvero importante."

In un nuovo studio pubblicato il 23 ottobre in Scienza , Andy Heard, studente laureato all'Università di Chicago, Dauphas e i loro colleghi hanno utilizzato una tecnica pionieristica per scoprire nuove informazioni sul ruolo del ferro oceanico nell'aumento dell'atmosfera terrestre. I risultati rivelano di più sulla storia della Terra, e può persino far luce sulla ricerca di pianeti abitabili in altri sistemi stellari.

Gli scienziati hanno ricreato faticosamente una linea temporale dell'antica Terra analizzando rocce molto antiche; la composizione chimica di tali rocce cambia a seconda delle condizioni in cui si sono formate.

"La cosa interessante è che prima del Grande Evento di Ossigenazione permanente avvenuto 2,4 miliardi di anni fa, vedete le prove nella linea temporale di queste allettanti piccole esplosioni di ossigeno, dove sembra che la Terra stesse cercando di preparare il terreno per questa atmosfera, " ha detto sentito, il primo autore sulla carta. "Ma i metodi esistenti non erano abbastanza precisi per ottenere le informazioni di cui avevamo bisogno".

Tutto si riduce a un puzzle.

Come sanno gli ingegneri dei ponti e i proprietari di automobili, se c'è acqua intorno, ossigeno e ferro formeranno ruggine. "Nei primi giorni, gli oceani erano pieni di ferro, che avrebbe potuto divorare l'ossigeno libero che era in giro, " Ha detto Heard. In teoria, la formazione di ruggine dovrebbe consumare l'ossigeno in eccesso, lasciando nessuno per formare un'atmosfera.

Heard e Dauphas volevano testare un modo per spiegare come l'ossigeno potesse essersi accumulato nonostante questo apparente problema:sapevano che parte del ferro negli oceani si stava effettivamente combinando con lo zolfo che esce dai vulcani per formare la pirite (meglio conosciuta come l'oro degli sciocchi). Questo processo rilascia effettivamente ossigeno nell'atmosfera. La domanda era quale di questi processi "vince".

Per testare questo, Heard ha utilizzato strutture all'avanguardia nell'Origins Lab di Dauphas per sviluppare una nuova tecnica rigorosa per misurare piccole variazioni negli isotopi di ferro al fine di scoprire quale percorso stava prendendo il ferro. Collaborando con esperti mondiali presso l'Università di Edimburgo, ha anche dovuto approfondire una comprensione più completa di come funziona il percorso ferro-pirite. ("Per fare solfuro ed eseguire questi esperimenti, hai bisogno di colleghi comprensivi, perché fai puzzare i laboratori come uova marce, " Ho sentito dire.) Allora, gli scienziati hanno utilizzato la tecnica per analizzare rocce di 2,6-2,3 miliardi di anni dall'Australia e dal Sud Africa.

La loro analisi ha mostrato che, anche negli oceani che avrebbero dovuto nascondere molto ossigeno nella ruggine, determinate condizioni potrebbero aver favorito la formazione di una quantità sufficiente di pirite per consentire all'ossigeno di fuoriuscire dall'acqua e formare potenzialmente un'atmosfera.

"È un problema complicato con molte parti in movimento, ma siamo stati in grado di risolverne una parte, " disse Dauphas.

"Il progresso su un problema così enorme è davvero prezioso per la comunità, " Ha detto Heard. "Soprattutto mentre stiamo iniziando a cercare esopianeti, abbiamo davvero bisogno di capire ogni dettaglio su come la nostra stessa terra è diventata abitabile".

Mentre i telescopi scrutano i cieli alla ricerca di altri pianeti e ne trovano migliaia, gli scienziati dovranno restringere il campo da esplorare ulteriormente per la vita potenziale. Imparando di più sul modo in cui la Terra è diventata abitabile, possono cercare prove di processi simili su altri pianeti.

"Il modo in cui mi piace pensarlo è, La Terra prima dell'aumento dell'ossigeno è il miglior laboratorio che abbiamo per capire gli esopianeti, " ha detto sentito.