Catastrofe dell'ossigeno
Il Grande evento dell'ossigenazione (GOE) è stato l'introduzione di ossigeno libero nella nostra atmosfera. È stato causato dai cianobatteri che fanno la fotosintesi. Ci è voluto molto tempo, da circa tre miliardi di anni fa a circa un miliardo di anni fa.
La fotosintesi produceva ossigeno sia prima che dopo il GOE. La differenza era che prima del GOE, la materia organica e il ferro disciolto catturavano chimicamente l'ossigeno libero. La terra ha molto ferro, e il ferro ha una solubilità superiore ai suoi ossidi, quindi gli oceani avevano molto ferro disciolto. Divenne ossido diferro e fece enormi depositi come roccia di ferro a bande dell'epoca arcaica e proterozoica. Quando non rimaneva abbastanza ferro per catturare più ossigeno, l'ossigeno libero si accumulava nell'atmosfera. Questo era il GOE.
L'ossigeno era tossico per la maggior parte degli abitanti anaerobici della Terra a quel tempo. Poiché i cianobatteri producevano ossigeno e costruivano le loro stromatoliti, hanno cambiato l'ambiente per altri protisti. Poiché gli altri protisti non avevano modo di trattare con l'ossigeno, la maggior parte si sarebbe estinta. Un'altra conseguenza fu l'effetto dell'ossigeno libero sul metano atmosferico, un gas serra. La reazione ha rimosso il metano e ha causato la glaciazione huroniana, forse l'episodio terrestre a palla di neve più lungo di sempre. Da allora l'ossigeno libero è stato una parte importante dell'atmosfera.
L'accumulo di O2 nell'atmosfera terrestre. Le linee rosse e verdi rappresentano l'intervallo delle stime, mentre il tempo è misurato in miliardi di anni fa (Ga). Fase 1 (3,85-2,45 Ga): Praticamente niente O2 nell'atmosfera. Fase 2 (2,45-1,85 Ga): O2 prodotto, ma assorbito negli oceani e nei fondali marini. Stadio 3 (1,85-0,85 Ga): L'O2 inizia a gassarsi fuori dagli oceani, ma viene assorbito dalle superfici terrestri. Stadi 4 e 5 (0,85-presenti): L'O2 si riempie e il gas si accumula.
Tempistica
La prova è che l'ossigeno libero è stato prodotto prima da organismi fotosintetici (procarioti, poi eucarioti) che emettevano ossigeno come prodotto di scarto. Questi organismi sono vissuti molto prima del GOE, forse 3500 milioni di anni fa (mya). L'ossigeno da loro prodotto sarebbe stato rapidamente rimosso dall'atmosfera dalla "ruggine di massa" che ha portato alla deposizione di formazioni di ferro a bande. L'ossigeno ha cominciato a persistere nell'atmosfera solo in piccole quantità poco prima dell'inizio del GOE (~50 milioni di anni). Senza un trascinamento, l'ossigeno si sarebbe accumulato molto rapidamente. Ai tassi di fotosintesi odierni (che sono molto più elevati di quelli del Precambriano privo di piante terrestri), i moderni livelli di O2 atmosferici potrebbero essere prodotti in circa 2.000 anni.
Riassunto:
- 3.500 mya Archaean eon: produzione di ossigeno da parte dei cianobatteri nelle stromatoliti.
- L'ossigeno provoca il deposito di ferro come ossidi di ferro in formazioni di ferro a bande.
- c. 2.400 mya era paleoproterozoica: l'ossigeno libero fuoriesce nell'atmosfera, assorbito per lo più sulla terraferma.
- c. 850 mya Era Neoproterozoica: l'ossigeno inizia ad accumularsi nell'atmosfera. Continua ad aumentare durante l'era Paleozoica fino ai livelli attuali.
Domande e risposte
D: Cos'è il Grande Evento di Ossigenazione (GOE)?
R: Il GOE è stata la creazione di ossigeno libero nella nostra atmosfera, causata dai cianobatteri che fanno la fotosintesi. Ha avuto luogo in un lungo periodo di tempo, da tre miliardi di anni fa a circa un miliardo di anni fa.
D: Come è avvenuto il GOE?
R: Prima della GOE, la materia organica e il ferro disciolto catturavano chimicamente l'ossigeno libero. Quando non rimaneva abbastanza ferro per catturare altro ossigeno, l'ossigeno libero si accumulava nell'atmosfera, che era il GOE.
D: Quali sono state alcune conseguenze del GOE?
R: L'ossigeno era tossico per la maggior parte degli abitanti anaerobi della Terra di allora, per cui molti si estinsero. L'ossigeno libero reagiva anche con il metano atmosferico, un gas a effetto serra, eliminandolo e causando la glaciazione huroniana, forse l'episodio più lungo di nevicate sulla Terra. Da allora, l'ossigeno libero è una parte importante della nostra atmosfera.
D: Che cosa sono le stromatoliti?
R: Le stromatoliti sono strutture stratificate formate da cianobatteri che si trovano in ambienti di acqua bassa, come lagune e pozze di marea. Si creano quando i batteri intrappolano le particelle di sedimento all'interno dei loro strati di muco e formano dei tappeti l'uno sull'altro nel corso del tempo.
D: In che modo la fotosintesi ha influenzato la Terra prima e dopo il GOE?
R: La fotosintesi produceva ossigeno sia prima che dopo il GOE; tuttavia, prima di esso tutto l'ossigeno libero veniva catturato dalla materia organica o dal ferro disciolto, mentre in seguito un po' di ossigeno libero poteva accumularsi nella nostra atmosfera a causa della mancanza di ferro disponibile per catturarlo tutto.
D: Quando si è verificato questo evento?
R: Il Grande Evento di Ossigenazione ebbe luogo da tre miliardi di anni fa a circa un miliardo di anni fa.
