La transizione tra un’atmosfera terrestre priva di ossigeno e una ricca di ossigeno, necessaria per la vita di tutti gli organismi aerobi, sarebbe avvenuta tra la fine dell’Archeano, l’eone compreso tra 3,8 e 2,5 miliardi di anni fa, e il Proterozoico, l’eone compreso tra 2,5 miliardi di anni fa e 542 milioni di anni fa, l’inizio del Cambriano. La causa di questa modificazione del contenuto di ossigeno atmosferico andrebbe ricercata, secondo ricercatori della Penn State University e della University of Western Australia, nel diverso rapporto tra vulcani sottomarini e terrestri.

In un articolo sulle pagine della rivista Nature, gli scienziati sostengono che, prima della fine dell’Archeano, i reperti nei sedimenti mostrano la presenza di cianobatteri, i primi produttori di ossigeno tramite fotosintesi aerobia. In questo modo, l’atmosfera avrebbe dovuto già contenere presenze di ossigeno, tuttavia nell’Archeano risulta totalmente anossica. Cosa dunque impediva all’ossigeno di rimanere nell’atmosfera?

I ricercatori sostengono che la causa vada ricercata nella predominanza di vulcani sottomarini rispetto a quelli terrestri. Essi ipotizzano che i vulcani sottomarini producessero una miscela di gas e lava fortemente riducente, in grado di sequestrare l’ossigeno atmosferico prodotto dai cianobatteri e convertirlo dalla forma libera, la molecola che respiriamo O2, ad un’altra legata agli elementi che formano le rocce. Tramite questo processo l’ossigeno dell’aria finiva nei sedimenti terrestri e non poteva essere utilizzato per la respirazione.

Questa situazione si modificò con la transizione tra l’Archeano e il Paleoproterozoico, la prima delle tre suddivisioni del Proterozoico avvenuta da 2,5 a 1,6 miliardi di anni fa, quando si stabilizzarono le masse continentali e comparvero i primi vulcani terrestri. Questo periodo fu caratterizzato da un’intensa attività vulcanica, dall’accumulo di ossigeno nell’atmosfera e dalla conseguente esplosione di forme di vita complesse. I vulcani subaerei eruttano infatti a temperature superiori a quelli sottomarini, emettendo miscele di gas meno riducenti. Quando prevalsero questi vulcani, la quantità di ossigeno prodotta superò quella sequestrata nei sedimenti, consentendone l’accumulo atmosferico.

La ricerca è stata fonanziata dal National Science Foundation, dal NASA Astrobiology Institute e dall’Australian Research Council.

Andrea Romano

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Andrea Romano

Ecologo e docente di Etologia e Comportamento Animale presso il Dipartimento di Scienze e Politiche Ambientali dell’Università di Milano. Ha scritto di animali ed evoluzione su Le Scienze, Mente e Cervello, Oggiscienza e Focus D&R . Collabora con Pikaia, di cui è stato caporedattore dal lontano 2007 al 2020.