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La rotazione della Terra sta rallentando e potrebbe spiegare perché abbiamo ossigeno: ScienceAlert

Da quando si è formata circa 4,5 miliardi di anni fa, la rotazione della Terra ha continuato a rallentare

La rotazione della Terra sta rallentando e potrebbe spiegare perché abbiamo ossigeno: ScienceAlert

Da quando si è formata circa 4,5 miliardi di anni fa, la rotazione della Terra ha continuato a rallentare gradualmente, e di conseguenza i suoi giorni sono diventati progressivamente più lunghi.

Sebbene il rallentamento della Terra non sia percepibile su scale temporali umane, è sufficiente a causare cambiamenti significativi nel corso dei millenni. Uno di questi cambiamenti è forse il più significativo di tutti, almeno per noi: i giorni che si allungano sono legati all’ossigenazione dell’atmosfera terrestre, secondo uno studio del 2021.

Specifically, le alghe blu-verdi (o cianobatteri) che sono emerse e proliferate circa 2,4 miliardi di anni fa sarebbero state in grado di produrre più ossigeno come prodotto metabolico in quanto i giorni della Terra si allungavano.

“Una domanda duratura nelle scienze della Terra è stata come l’atmosfera terrestre ha ottenuto il suo ossigeno e quali fattori hanno controllato quando è avvenuta questa ossigenazione,” ha spiegato il microbiologo Gregory Dick dell’Università del Michigan nel 2021.

“La nostra ricerca suggerisce che la velocità di rotazione della Terra – in altre parole, la lunghezza del suo giorno – potrebbe aver avuto un’effetto importante sul modello e sul tempismo dell’ossigenazione della Terra.”

Ci sono due componenti principali in questa storia che, a prima vista, non sembrano avere molto in comune. La prima è che la rotazione della Terra sta rallentando.

La ragione per cui la rotazione della Terra sta rallentando è perché la Luna esercita un’attrazione gravitazionale sul pianeta, il che causa una decelerazione rotazionale poiché la Luna si sta gradualmente allontanando.

Sappiamo, basandoci sul record fossile, che i giorni erano lunghi solo 18 ore 1,4 miliardi di anni fa, e mezz’ora più corti di quanto non siano oggi 70 milioni di anni fa. Le prove suggeriscono che stiamo guadagnando 1,8 millisecondi a secolo.

La seconda componente è qualcosa conosciuto come il Grande Evento di Ossidazione – quando i cianobatteri emersero in così grandi quantità che l’atmosfera terrestre sperimentò un’impennata netta e significativa dell’ossigeno.

Senzo questa ossigenazione, gli scienziati pensano che la vita come la conosciamo non sarebbe potuta emergere; quindi, sebbene i cianobatteri possano ricevere un po’ di disprezzo oggi, il fatto è che probabilmente non saremmo qui senza di loro.

ricercatore su barca
Il microbiologo Gregory Dick dell’Università del Michigan. (Università del Michigan)

Ci sono ancora molte cose che non sappiamo su questo evento, comprese domande cruciali come perché sia successo quando è successo e non in un momento precedente della storia della Terra.

Ci sono voluti scienziati che lavorano con microrganismi cianobatterici per collegare i punti. Nel Middle Island Sinkhole nel Lago Huron, possono essere trovati tappeti microbici che si pensa siano un’analogia dei cianobatteri responsabili del Grande Evento di Ossidazione.

I cianobatteri viola che producono ossigeno tramite fotosintesi e i microrganismi bianchi che metabolizzano il zolfo competono in un tappeto microbico sul fondo del lago.

Di notte, i microrganismi bianchi salgono in cima al tappeto microbico e svolgono la loro attività di consumo di zolfo. Quando il giorno rompe, e il Sole sorge abbastanza in alto nel cielo, i microrganismi bianchi si ritirano e i cianobatteri viola salgono in cima.

“Ora possono iniziare a fotosintetizzare e produrre ossigeno,” ha detto la geomicrobiologa Judith Klatt dell’Istituto Max Planck di Microbiologia Marina in Germania.

“Tuttavia, ci vogliono alcune ore prima che inizino davvero a produrre, c’è un lungo ritardo al mattino. I cianobatteri sono piuttosto ritardatari piuttosto che persone del mattino, sembra.”

Questo significa che la finestra diurne in cui i cianobatteri possono pompare ossigeno è molto limitata, e questo fatto ha catturato l’attenzione dell’oceanografo Brian Arbic dell’Università del Michigan. Si è chiesto se la variazione della lunghezza del giorno nella storia della Terra avesse avuto un impatto sulla fotosintesi.

“È possibile che un tipo simile di competizione tra microrganismi abbia contribuito al ritardo nella produzione di ossigeno sulla Terra primordiale,” ha spiegato Klatt.

Per dimostrare questa ipotesi, il team ha eseguito esperimenti e misurazioni sui microrganismi, sia nel loro ambiente naturale che in un contesto di laboratorio. Hanno anche condotto studi di modellazione dettagliati basati sui loro risultati per collegare la luce solare alla produzione di ossigeno microbico e la produzione di ossigeno microbico alla storia della Terra.

“L’intuizione suggerisce che due giorni di 12 ore dovrebbero essere simili a un giorno di 24 ore. La luce solare sorge e tramonta due volte più velocemente, e la produzione di ossigeno segue a ritmo,” ha spiegato il biologo marino Arjun Chennu del Leibniz Centre for Tropical Marine Research in Germania.

“Ma il rilascio di ossigeno dai tappeti batterici non lo fa, perché è limitato dalla velocità di diffusione molecolare. Questo sottile disaccoppiamento del rilascio di ossigeno dalla luce solare è al centro del meccanismo.”

Questi risultati sono stati incorporati in modelli globali dei livelli di ossigeno, e il team ha scoperto che i giorni più lunghi erano legati all’aumento dell’ossigeno sulla Terra – non solo al Grande Evento di Ossidazione, ma anche a un’altra ossigenazione atmosferica secondaria chiamata Evento di Ossidazione Neoproterozoico avvenuta circa 550-800 milioni di anni fa.

“Colleghiamo leggi della fisica che operano a scale straordinariamente diverse, dalla diffusione molecolare alla meccanica planetaria. Mostriamo che esiste un legame fondamentale tra la lunghezza del giorno e quanta ossigeno può essere liberato dai microrganismi che vivono nei terreni,” ha detto Chennu.

“È piuttosto emozionante. In questo modo colleghiamo la danza delle molecole nel tappeto microbico alla danza del nostro pianeta e della sua Luna.”

La ricerca è stata pubblicata su Nature Geoscience.

Una versione precedente di questo articolo è stata pubblicata nell’agosto 2021.

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