A rotação da Terra está diminuindo – e pode ser a razão pela qual temos oxigênio para a vida

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O que a Lua tem a ver com micróbios? Créditos: Jeff Williams / NASA.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Desde sua formação, há cerca de 4,5 bilhões de anos, a rotação da Terra tem diminuído gradualmente e, como resultado, seus dias têm se tornado progressivamente mais longos.

Embora a desaceleração da Terra não seja perceptível nas escalas de tempo humanas, é o suficiente para operar mudanças significativas ao longo de eras. Uma dessas mudanças, sugere uma nova pesquisa, é talvez a mais significativa de todas, pelo menos para nós: o prolongamento dos dias agora está relacionado à oxigenação da atmosfera terrestre.

Especificamente, as algas azuis (ou cianobactérias) que surgiram e proliferaram há cerca de 2,4 bilhões de anos seriam capazes de produzir mais oxigênio como um subproduto metabólico porque os dias da Terra ficaram mais longos.

“Uma questão persistente nas ciências da Terra é como a atmosfera da Terra obtém seu oxigênio e quais fatores são controlados quando essa oxigenação ocorre”, disse o microbiologista Gregory Dick, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

“Nossa pesquisa sugere que a taxa na qual a Terra está girando – em outras palavras, a duração do dia – pode ter tido um efeito importante no padrão e no tempo de oxigenação da Terra”.

Existem dois componentes principais nessa história que, à primeira vista, não parecem ter muito a ver um com o outro. O primeiro é que a rotação da Terra está diminuindo.

A razão pela qual a rotação da Terra está diminuindo é porque a Lua exerce uma atração gravitacional no planeta, que causa uma desaceleração rotacional, uma vez que a Lua está gradualmente se afastando.

Sabemos, com base no registro fóssil, que os dias duravam apenas 18 horas, há 1,4 bilhão de anos, e eram meia hora mais curtos do que hoje 70 milhões de anos atrás. As evidências sugerem que estamos ganhando 1,8 milissegundos por século.

O segundo componente é algo conhecido como o Grande Evento de Oxigenação – quando as cianobactérias emergiram em tão grandes quantidades que a atmosfera da Terra experimentou um aumento acentuado e significativo de oxigênio. Sem essa oxigenação, os cientistas pensam que a vida como a conhecemos não poderia ter surgido; então, embora as cianobactérias não sejam tão populares para nós hoje, o fato é que provavelmente não estaríamos aqui sem elas.

Ainda há muita coisa que não sabemos sobre este evento, incluindo questões latentes como por que aconteceu na época que aconteceu e não algum tempo antes na história da Terra.

Foram necessários cientistas trabalhando com micróbios cianobacterianos para conectar os pontos. Na dolina da Middle Island, no Lago Huron, América do Norte, podem ser encontrados tapetes microbianos que são considerados análogos das cianobactérias responsáveis ​​pelo Grande Evento de Oxigenação.

As cianobactérias roxas que produzem oxigênio por meio da fotossíntese e os micróbios brancos que metabolizam o enxofre competem em um tapete microbiano no leito do lago. À noite, os micróbios brancos sobem até o topo do tapete microbiano e comem enxofre. Quando o dia amanhece e o Sol se estende alto o suficiente no céu, os micróbios brancos se retraem e as cianobactérias roxas sobem ao topo.

“Agora elas podem começar a fotossintetizar e produzir oxigênio”, disse a geomicrobiologista Judith Klatt, do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha, na Alemanha.

“No entanto, leva algumas horas antes de realmente começarem, havendo uma longa defasagem pela manhã. As cianobactérias acordam mais tarde do que os micróbios com hábitos matutinos, ao que parece”.

Isso significa que a período diurno em que as cianobactérias podem bombear oxigênio é muito limitado – e foi esse fato que chamou a atenção do oceanógrafo Brian Arbic, da Universidade de Michigan. Ele se perguntou se a mudança na duração dos dias ao longo da história da Terra teve um impacto na fotossíntese.

“É possível que um tipo semelhante de competição entre micróbios contribuiu para o atraso na produção de oxigênio na Terra primitiva”, explicou Klatt.

Para demonstrar essa hipótese, a equipe realizou experimentos e análises nos micróbios, tanto em seu ambiente natural quanto em um ambiente de laboratório. Eles também realizaram estudos de modelagem detalhados com base em seus resultados para vincular a luz solar à produção de oxigênio microbiano e a produção de oxigênio microbiano à história da Terra.

“A intuição sugere que dois dias de 12 horas devem ser semelhantes a um dia de 24 horas. A luz do sol sobe e desce duas vezes mais rápido, e a produção de oxigênio segue em compasso”, explicou o cientista marinho Arjun Chennu, do Centro Leibniz de Pesquisa Marinha Tropical na Alemanha.

“Mas a liberação de oxigênio dos tapetes bacterianos não, porque é limitada pela velocidade de difusão molecular. Este desacoplamento sutil da liberação de oxigênio da luz solar está no cerne do mecanismo”.

Esses resultados foram incorporados a modelos globais de níveis de oxigênio, e a equipe descobriu que o aumento dos dias estava relacionado ao aumento no oxigênio da Terra – não apenas o Grande Evento de Oxigenação, mas outra segunda oxigenação atmosférica chamada de Evento Neoproterozoico de Oxigenação em torno de 550 a 800 milhões anos atrás.

“Nós vinculamos as leis da física operando em escalas muito diferentes, da difusão molecular à mecânica planetária. Mostramos que existe uma conexão fundamental entre a duração do dia e a quantidade de oxigênio que pode ser liberado por micróbios que vivem no solo”, disse Chennu.

“É muito emocionante. Desta forma, ligamos a dança das moléculas no tapete microbiano à dança do nosso planeta e sua Lua”.

A pesquisa foi publicada na Nature Geoscience.