Proterozoico “ossigenato” da un extra di fosforo

L’evoluzione di forme di vita complessa potrebbe aver subito un balzo in avanti alcuni miliardi di anni fa, quando eventi geologici verificatesi nell’arco di svariati milioni di anni causarono il dilavamento di grandi quantità di fosforo negli oceani.

Secondo questo modello, proposto in un articolo da Dominic Papineau della Carnegie Institution for Science, i più alti livelli di fosforo avrebbero causato vaste fioriture algali, immettendo una quantità extra di ossigeno in atmosfera, che a sua volta avrebbe permesso lo sviluppo di organismi complessi.

“I fosfati rocciosi si formarono solo sporadicamente durante la storia della Terra”, ha spiegato Papineau. “E ciò avvenne in corrispondenza con i maggiori cambiamenti biogeochimici e con significativi balzi nell’evoluzione biologica”.

Il questo studio, pubblicato sulla rivista Astrobiology, Papineau e colleghi hanno focalizzato le loro analisi sui depositi di fosfato che si formarono durante il Proterozoico, da 2,5 miliardi a 540 milioni di anni fa.

“Questo periodo è stato estremamente critico per la storia del nostro pianeta: molte evidenze indipendeti mostrano che l’ossigeno ebbe un notevole incremento sia all’inizio sia alla fine di questo periodo”, ha aggiunto Papineau. Un particolare suggestivo è che il passaggio dalla precedente atmosfera ricca di metano a quella ricca di ossigeno avrebbe segnato anche il passaggio dal cielo di colore rossastro a quello blu che conosciamo noi.

Durante il Proterozoico, i livelli di ossigeno in atmosfera crebbe in due fasi distinte: la prima, tra 2,5 e 2 miliardi di anni fa, è ricordata come il grande evento di ossidazione, quando l’ossigeno passò da poche tracce a una percentuale del 10 per cento, non molto disisimile da quella attuale. Gli organismi unicellulari si diffusero acquisendo le strutture cellulari note come mitocondri, le centrali energetiche della cellula. La seconda fase di aumento dell’ossigeno è situabile tra un miliardo e 540 milioni di anni fa, quando i livelli di ossigeno raggiunsero quelli attuali. Questi intervalli temporali sono segnati dai primi fossili degli organismi pluricellulari e da uno spettacolare incremento della diversità dei reperti fossili nota come “Esplosione del Cambriano”.

Papineau ha ora trovato che queste fasi di cambiamenti nella composizione atmosferica si situano cronologicamente in corrispondenza di abbondanti depositi di fosfati, con la deriva dei continenti e di estesi depositi glaciali.

Il ricercatore nota anche che sia la tettonica delle placche sia i cambiamenti climatici hanno probabilmente cambiato gli schemi di erosione e la meteorizzazione della superficie del terreno, causando un maggior dilavamento del fosforo verso gli oceani. Su scala geologica l’effetto sulla vita marina sarebbe stato l’analogo di quello che producono i fertilizzanti ad alto contenuto di fosforo che arrivano attualmente nei mari come nella Chesapeake Bay, il più grande estuario degli Stati Uniti, dove la fioritura algale ha un impatto profondo sull’ecosistema.

“Oggi, ciò sta avvenendo molto velocemente ed è causato dall’uomo e la sovrabbondanza di materia organica in realtà consuma ossigeno”, ha concluso Papineau, ma durante il Proterozoico ciò avvenne nell’arco di centinaia di milioni di anni e progressivamente portò a un’ossigenazione dell’atmosfera.”