Como a atmosfera da Terra se encheu de oxigênio

Esfriamento da Terra ajudou as bactérias que começaram a fazer fotossíntese a romper um equilíbrio que manteve o planeta sem oxigênio durante dois bilhões de anos

A atmosfera terrestre vista a partir da Estação Espacial Internacional
A atmosfera terrestre vista a partir da Estação Espacial InternacionalNASA

A vida na Terra demorou “pouco” a aparecer após a formação do planeta. Há menos de 3,7 bilhões de anos, e talvez centenas de milhões de anos antes, já existiam seres capazes de se reproduzir em um mundo em que os oceanos acabavam de aparecer. Faltava, entretanto, um elemento que tornou possível que aqueles seres começassem a cooperar entre eles e, por fim, acabassem aparecendo os animais, há somente quinhentos milhões de anos. O oxigênio foi o combustível que alimentou o metabolismo dos seres vivos e transformou nosso planeta em um mundo habitado, mas continuam existindo dúvidas sobre como apareceu.

O estudo geológico indica que até 2,4 bilhões de anos atrás não havia oxigênio na atmosfera terrestre e em seus oceanos. A partir desse momento, em três explosões, a porcentagem desse gás foi aumentando até ocupar 21% da atmosfera.

Uma das explicações mais aceitas responsabiliza as cianobactérias por essa mudança atmosférica, micróbios que começaram a utilizar a energia do Sol para produzir carboidratos e oxigênio a partir da água e do dióxido de carbono. Essa nova técnica, que agora conhecemos como fotossíntese, deu a esses organismos um sucesso sem precedentes. Mas melhor sempre é pior para alguns. Os seres que haviam satisfeito suas necessidades energéticas durante mais de um bilhão de anos sem oxigênio descobriram que aquele novo gás era veneno para suas células. Aquilo foi uma mudança de regime e o triunfo das cianobactérias foi tamanho que hoje todas as plantas da Terra as levam incorporadas em seus organismos no formato de orgânulos batizados como cloroplastos.

Depois, foram precisos mais 2 bilhões de anos até que os níveis de oxigênio bastassem para permitir a existência dos primeiros animais e o debate científico tentando explicar esse processo tem sido intenso. Agora, uma equipe de cientistas da Universidade de Leeds (Reino Unido) elaborou um modelo segundo o qual, além do surgimento dos primeiros micróbios fotossintéticos e o movimento das placas tectônicas, dois fenômenos que começaram há 3 bilhões de anos e tiveram influência na oxigenação da Terra, o aumento do gás essencial à vida na atmosfera era questão de tempo.

O oxigênio não é uma substância rara. É o terceiro elemento mais abundante do universo, após o hidrogênio e o hélio, mas é tremendamente “sociável” e pode formar compostos com quase todos os elementos da tabela periódica. Durante milhões de anos, o interior da Terra manteve uma temperatura elevada atingida durante sua formação, mas o esfriamento progressivo reduziu a quantidade de gases vulcânicos que surgiam em seu interior. Esses gases eram os que, ao reagir com o oxigênio, o retiravam da atmosfera. Essa mudança no equilíbrio permitiu que o oxigênio produzido pelas cianobactérias começasse a gerar um superávit que foi sendo acumulado. O novo modelo explicaria o intrigante intervalo entre a aparição dos organismos que produziam oxigênio e o aumento desse gás na atmosfera.

Depois, essas mudanças no equilíbrio atmosférico afetaram a quantidade de fósforo no mar, que depende dos níveis de oxigênio, e isso teve seu impacto nos animais que viviam da fotossíntese, que por sua vez utilizam fósforo. Quando esses processos de retroalimentação produziram um terceiro aumento na porcentagem de oxigênio na atmosfera, a Terra estava pronta para a explosão de formas de vida complexas, móveis e visíveis que desde então habitam o planeta.

Lewis Alcott, principal autor do artigo publicado na revista Science, coloca que, além de conhecer esses processos essenciais ao surgimento da vida na Terra, seu modelo sugere que os planetas com atmosferas de oxigênio abundante podem ocorrer com frequência maior do que se pensava até hoje, “porque [para sua aparição] não são necessários avanços biológicos múltiplos e muito improváveis e ocorrências tectônicas casuais”.