O oceano primitivo encontrou uma forma de reciclar fósforo e pode ter impedido o oxigênio da Terra de desaparecer novamente
Rochas sul-africanas mostram como a reciclagem de nutrientes pode ter sustentado a produtividade biológica durante a instável oxigenação da Terra
Há cerca de 2,4 bilhões de anos, a atmosfera terrestre começou uma transição decisiva para níveis mais altos de oxigênio. Novas análises de rochas sul-africanas indicam que o fósforo no oceano primitivo pode ter ajudado a sustentar esse processo, porque mudanças na química marinha permitiram que parte do nutriente enterrado nos sedimentos retornasse à água e alimentasse novamente organismos fotossintetizantes.
Como o fósforo no oceano primitivo passou a ser reciclado?
O fósforo é um nutriente essencial para a vida e frequentemente limita a produtividade dos oceanos. Quando organismos morrem e matéria orgânica afunda, parte desse elemento acaba presa nos sedimentos. Em oceanos antigos ricos em ferro, essa retenção podia ser particularmente eficiente, reduzindo a quantidade disponível para novos ciclos biológicos.
À medida que a Terra começou a receber mais oxigênio, o intemperismo dos continentes também mudou. Mais sulfato chegou aos oceanos, alterando as condições químicas do fundo marinho. Em determinados ambientes pobres em oxigênio, essa transformação favoreceu a liberação de fósforo sedimentar de volta para a coluna d’água.
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O que aconteceu com a produtividade quando mais fósforo voltou para a água?
Com maior disponibilidade do nutriente, organismos fotossintetizantes podiam produzir mais matéria orgânica. Esse aumento de produtividade tinha uma consequência importante: mais oxigênio era liberado pela fotossíntese e mais carbono orgânico podia ser enterrado antes de voltar a consumir esse oxigênio durante a decomposição.
O mecanismo cria uma retroalimentação. Mudanças químicas favorecem reciclagem de fósforo; o nutriente estimula produtividade; a produtividade aumenta a produção líquida de oxigênio; e a nova química do planeta altera novamente o ciclo dos nutrientes.
- Intemperismo fornece fósforo e sulfato;
- Sedimentos recebem matéria orgânica e fósforo;
- Mudanças redox liberam parte do nutriente;
- Microrganismos reutilizam o fósforo;
- Fotossíntese aumenta a produção de oxigênio.
Este vídeo explica a Grande Oxidação e as evidências preservadas nas rochas.
Por que o fósforo no oceano primitivo poderia evitar uma queda do oxigênio?
Produzir oxigênio não era suficiente para manter uma atmosfera oxigenada. A Terra primitiva também possuía grandes reservatórios de materiais reduzidos capazes de consumir rapidamente esse gás, incluindo ferro dissolvido, gases vulcânicos e compostos de enxofre.
Se a produtividade biológica diminuísse demais por falta de fósforo, a produção de oxigênio poderia deixar de superar esses sumidouros. A reciclagem sedimentar oferecia uma forma de manter parte do nutriente circulando no sistema marinho mesmo quando o fornecimento externo variava.
O que as rochas da África do Sul revelaram sobre esse ciclo?
O estudo publicado na Nature Communications analisou rochas do Supergrupo Transvaal, na África do Sul, registrando as duas últimas grandes glaciações do intervalo da Grande Oxidação, aproximadamente entre 2,43 e 2,06 bilhões de anos atrás.
Os pesquisadores separaram diferentes formas de fósforo preservadas nos sedimentos e combinaram essas informações com indicadores do estado de oxidação dos oceanos. Os dados mostram que entrada, retenção e reciclagem do nutriente variaram fortemente conforme sulfato e condições redox mudavam.
Quanto o fósforo no oceano primitivo variou durante a Grande Oxidação?
O estudo não reconstrói uma concentração única e constante de fósforo para todo o oceano. Em vez disso, identifica fases em que o intemperismo pós-glacial aumentou o fornecimento e momentos em que a química do fundo controlou quanto fósforo era devolvido à água.
Modelos biogeoquímicos indicam que essas oscilações poderiam produzir grandes variações na concentração atmosférica de oxigênio. Portanto, a transição para uma atmosfera persistentemente oxigenada provavelmente não foi uma subida uniforme, mas um processo marcado por avanços e recuos.
Isso prova que o fósforo sozinho oxigenou a Terra?
Não. A Grande Oxidação resultou da interação entre atividade biológica, vulcanismo, intemperismo, composição atmosférica, enterramento de carbono e diversos processos oceânicos. O fósforo aparece como um importante regulador da produtividade, não como uma causa isolada.
O avanço do estudo está em mostrar que nutrientes e oxigênio provavelmente formavam um sistema acoplado. A atmosfera podia ganhar ou perder estabilidade conforme o oceano armazenava ou reciclava fósforo, ajudando a explicar por que a oxigenação permanente levou centenas de milhões de anos para se consolidar.
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