Manchas do antigo espaço que se espalhou para a Terra há 2, 7 bilhões de anos estão dando aos cientistas seu primeiro vislumbre da composição química da atmosfera superior do nosso jovem planeta.
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A pesquisa sugere que a antiga atmosfera superior da Terra continha aproximadamente a mesma quantidade de oxigênio que hoje, cerca de 20%. Isso está de acordo com o que os cientistas haviam assumido: como a atmosfera mais baixa da Terra primitiva era baixa em oxigênio, os pesquisadores pensaram que a atmosfera superior era similarmente desprovida de gás.
Os cientistas dizem que as descobertas, detalhadas na edição desta semana da revista Nature, abrem um novo caminho para investigar a evolução atmosférica em tempo profundo e fornece uma nova visão de como a atmosfera da Terra evoluiu para o seu estado atual.
"A atmosfera em evolução mudou a química de uma ampla gama de processos geológicos, alguns dos quais são responsáveis pela formação de gigantescos recursos minerais", diz Andrew Tomkins, da Universidade Monash, em Melbourne, na Austrália. Essa pesquisa "nos ajuda a pensar sobre a biosfera". interações -hidrosfera-geosfera e como eles mudaram com o tempo ”, explica ele.
O espaçamento, ou "micrometeoritos", usado para o estudo foram recuperados de amostras antigas de calcário da região de Pilbara, na Austrália Ocidental. As esférulas cósmicas derretiam depois de entrar na atmosfera da Terra em altitudes de cerca de 50 a 60 milhas.
"As pessoas encontraram micrometeoritos nas rochas antes, mas ninguém pensou em usá-las para investigar a química atmosférica", diz Tomkins.
Quando os minúsculos objetos derretiam e se reformavam no alto da atmosfera antiga, eles reagiram com o oxigênio em seus arredores e foram transformados. Os pesquisadores conseguiram ver esses micrometeoritos antigos para ver que mudanças químicas sofreram durante a viagem pela atmosfera.
A região de Pilbara, na Austrália Ocidental, onde os cientistas encontraram os micrometeoritos (SimonKr doo / iStock) Com a ajuda de um microscópio, Tomkins e seus colegas descobriram que os micrometeoritos já foram partículas de ferro metálico que se transformaram em minerais de óxido de ferro depois de serem expostos ao oxigênio.
Os cientistas argumentam que, para que tal transformação química ocorra, os níveis de oxigênio na atmosfera superior da Terra durante o Eon Arqueano (3, 9 a 2, 5 bilhões de anos atrás) devem ter sido muito maiores do que se pensava anteriormente.
Cálculos feitos pelo co-autor Matthew Genge, especialista em poeira cósmica do Imperial College London, sugerem que a concentração de oxigênio na alta atmosfera precisaria ser de aproximadamente 20% - ou próximo dos níveis atuais - para explicar as observações.
"Eu acho que é realmente emocionante que eles possivelmente tenham uma maneira de testar a composição atmosférica [superior] através desses micrometeoritos", diz Jim Kasting, um geocientista da Universidade Estadual da Pensilvânia que não esteve envolvido no estudo.
Tomkins e sua equipe acreditam que seus novos resultados poderiam apoiar uma ideia proposta por Kasting e outros de que a atmosfera da Terra durante o Arqueano estava empilhada, com as atmosferas inferior e superior separadas por uma camada intermediária nebulosa. Essa camada teria sido composta do metano do gás de efeito estufa - produzido em grandes quantidades por organismos que produzem metano, chamados “metanogênicos”.
O metano teria absorvido luz ultravioleta e liberado calor para criar uma zona quente que bloqueava a mistura vertical de diferentes camadas atmosféricas.
De acordo com esse cenário, a camada de neblina teria inibido a mistura vertical até o “grande evento de oxidação” 2, 4 bilhões de anos atrás, quando a fotossíntese das cianobactérias produzia oxigênio em quantidades suficientes para dissipar o metano.
"Oxigênio e metano não combinam bem, então esse aumento de oxigênio teria acabado por reagir o metano fora do sistema", diz Tomkins. "A remoção de metano permitiria uma mistura mais eficaz das atmosferas superior e inferior".
Tomkins ressaltou, no entanto, que essa hipótese ainda precisa ser testada, e ele tem planos de se juntar à Kasting para desenvolver modelos computacionais para simular a mistura vertical em atmosferas com diferentes composições.
"Pegamos uma amostra da atmosfera superior em apenas um único ponto no tempo", diz Tomkins. “O próximo passo é extrair micrometeoritos de rochas cobrindo uma ampla faixa de tempo geológico, e observar amplas mudanças na química da alta atmosfera”.
Saiba mais sobre esta pesquisa e muito mais no Observatório Deep Carbon.
