Rotação da Terra está a abrandar e pode explicar a razão de termos menos oxigénio

Desde a sua formação, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, a rotação da Terra tem vindo a abrandar gradualmente e, em consequência, os seus dias têm-se tornado progressivamente mais longos. Já não é de agora que os cientistas tentam colar este efeito à diminuição de oxigénio. Mas existem "perigos" para a humanidade?

Terra abranda aproximadamente 1,8 milissegundos por século

Embora o abrandamento da Terra não seja percetível em escalas de tempo humanas, é suficiente para operar mudanças significativas ao longo de éons.

Uma destas alterações é talvez a mais significativa de todas, pelo menos para nós: o prolongamento dos dias está ligado à oxigenação da atmosfera terrestre, de acordo com um estudo de 2021.

Especificamente, as algas verde-azuladas (ou cianobactérias) que surgiram e proliferaram há cerca de 2,4 mil milhões de anos teriam sido capazes de produzir mais oxigénio como um subproduto metabólico porque os dias da Terra ficaram mais longos.

Uma questão persistente nas ciências da Terra tem sido a de saber como é que a atmosfera da Terra obtinha o seu oxigénio e que factores controlavam o momento em que essa oxigenação ocorria.

A nossa investigação sugere que a taxa de rotação da Terra - em outras palavras, a duração do dia - pode ter tido um efeito importante no padrão e no momento da oxigenação da Terra.

Explicou em 2021 o microbiologista Gregory Dick, da Universidade de Michigan.

Há dois componentes principais nesta história que, à primeira vista, não parecem ter muito a ver um com o outro. O primeiro é que a rotação da Terra está a abrandar.

A razão pela qual a rotação da Terra está a abrandar é porque a Lua exerce uma atração gravitacional sobre o planeta, o que provoca uma desaceleração da rotação, uma vez que a Lua se está a afastar gradualmente.

Sabemos, com base no registo fóssil, que os dias tinham apenas 18 horas há 1,4 mil milhões de anos e meia hora a menos do que têm hoje há 70 milhões de anos. As evidências sugerem que estamos a ganhar 1,8 milissegundos por século.

O fundamental Grande Evento de Oxidação

O segundo componente é algo conhecido como o Grande Evento de Oxidação - quando as cianobactérias surgiram em quantidades tão grandes que a atmosfera da Terra sofreu um aumento acentuado e significativo de oxigénio.

Sem esta oxidação, os cientistas pensam que a vida tal como a conhecemos não poderia ter surgido; assim, embora as cianobactérias possam ser vistas de lado hoje em dia, o facto é que provavelmente não estaríamos aqui sem elas.

Ainda há muita coisa que não sabemos sobre este acontecimento, incluindo questões tão prementes como o facto de ter acontecido quando aconteceu e não num momento anterior da história da Terra.

Foi preciso que os cientistas que trabalham com micróbios de cianobactérias ligassem os pontos. No sumidouro de Middle Island, no Lago Huron, podem ser encontrados tapetes microbianos que se pensa serem um análogo das cianobactérias responsáveis pelo Grande Evento de Oxidação.

As cianobactérias roxas, que produzem oxigénio através da fotossíntese, e os micróbios brancos, que metabolizam o enxofre, competem num tapete microbiano no leito do lago.

À noite, os micróbios brancos sobem para o topo do tapete microbiano e fazem o seu trabalho de trituração do enxofre. Quando o dia nasce e o Sol se eleva suficientemente alto no céu, os micróbios brancos retiram-se e as cianobactérias roxas sobem para o topo.

Agora podem começar a fazer fotossíntese e a produzir oxigénio.

No entanto, são necessárias algumas horas para que comecem a produzir oxigénio, pois há um grande atraso durante a manhã. As cianobactérias são mais madrugadoras do que matutinas, ao que parece.

Explica a geomicrobióloga Judith Klatt, do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha, na Alemanha.

Um mergulhador observa os micróbios roxos, brancos e verdes que cobrem as rochas do buraco de Middle Island, no Lago Huron.

Isto significa que a janela do dia em que as cianobactérias podem bombear oxigénio é muito limitada - e foi este facto que chamou a atenção do oceanógrafo Brian Arbic da Universidade de Michigan. Ele questionou-se se a alteração da duração do dia ao longo da história da Terra teria tido um impacto na fotossíntese.

É possível que um tipo semelhante de competição entre micróbios tenha contribuído para o atraso na produção de oxigénio na Terra primitiva.

Eexplicou Klatt.

Para demonstrar esta hipótese, a equipa realizou experiências e medições nos micróbios, tanto no seu ambiente natural como em laboratório. Realizaram também estudos de modelização pormenorizados com base nos seus resultados para relacionar a luz solar com a produção de oxigénio microbiano e a produção de oxigénio microbiano com a história da Terra.

A intuição sugere que dois dias de 12 horas devem ser semelhantes a um dia de 24 horas. A luz solar sobe e desce duas vezes mais depressa e a produção de oxigénio segue o mesmo ritmo.

Mas a libertação de oxigénio dos tapetes bacterianos não acontece, porque é limitada pela velocidade de difusão molecular. Este subtil desacoplamento da libertação de oxigénio da luz solar está no centro do mecanismo.

Disse o cientista marinho Arjun Chennu, do Centro Leibniz de Investigação Marinha Tropical, na Alemanha.

Como muitas outras bactérias, as cianobactérias são muito importantes ecológica e evolutivamente. Através do processo fotossintético oxigenado, elas contribuem notavelmente para a oxigenação da atmosfera primitiva.

Estes resultados foram incorporados em modelos globais de níveis de oxigénio e a equipa descobriu que o prolongamento dos dias estava ligado ao aumento do oxigénio na Terra - não apenas o Grande Evento de Oxidação, mas também uma segunda oxigenação atmosférica denominada Evento de Oxigenação Neoproterozóico, há cerca de 550 a 800 milhões de anos.

Associamos leis da física que operam a escalas muito diferentes, desde a difusão molecular à mecânica planetária. Mostramos que existe uma ligação fundamental entre a duração do dia e a quantidade de oxigénio que pode ser libertada pelos micróbios que vivem no solo.

É muito emocionante. Desta forma, ligamos a dança das moléculas no tapete microbiano à dança do nosso planeta e da sua Lua.

Concluiu o cientista marinho Arjun Chennu.

A investigação foi publicada na revista Nature Geoscience.