O planeta Terra tem algumas qualidades verdadeiramente impressionantes. (Críticas negativas, é preciso dizer, concentram-se principalmente na equipe e na clientela.) No topo da lista de vantagens está uma atmosfera ricamente oxigenada, mas isso não aconteceu da noite para o dia – levou alguns bilhões de anos de evolução para tornar o mundo propício à vida animal como nós.
Os cientistas têm muitas ideias sobre o que poderia ter causado o aumento de oxigênio, e parece que várias delas estão provavelmente corretas. A vida faz parte da história, com a vida fotossintética bombeando oxigênio. A química da Terra sólida também teve um papel, tanto apoiando a vida fotossintética quanto através de reações que transportam oxigênio entre a atmosfera e as rochas profundas do planeta.
Um novo estudo liderado por Wei Shi da Universidade de Tecnologia de Chengdu sugere que evidências de mudanças na subducção – o processo pelo qual as placas tectônicas desaparecem no interior da Terra – coincidem com o momento dos saltos de oxigênio. A Terra esfriou gradualmente ao longo do tempo, e os escassos vestígios de sua história mais antiga mostram que os principais processos geológicos evoluíram bastante como resultado. No início, rochas superficiais frias e densas teriam afundado através do manto quente de maneiras que pouco se assemelham à tectônica de placas moderna. Os continentes ao nosso redor são projetos de construção de 4,5 bilhões de anos, então é preciso imaginação para visualizar o que existia no início.
Não foi uma evolução suave e linear – parecem haver pontos de transição nessa história geológica. A oxigenação da atmosfera terrestre também não foi linear. Começou com um salto durante o Grande Evento de Oxigenação há cerca de 2,4 a 2,0 bilhões de anos, depois estagnou até retomar entre 800 e 500 milhões de anos atrás. Um terceiro aumento entre 450 e 250 milhões de anos atrás nos trouxe aos níveis modernos de oxigênio.
A ideia da equipe de pesquisa era que mudanças na subducção podem ter influenciado o oxigênio atmosférico controlando quanto carbono e enxofre – ambos adoram se ligar ao oxigênio – estavam sendo transportados para o interior profundo. Quando o manto está mais quente, o carbono e o enxofre não vão muito longe com a rocha subductada; eles são liberados no manto raso e podem logo voltar através de vulcões, prontos para sequestrar qualquer molécula de oxigênio corajosa. O oposto é que uma placa mergulhando em um manto mais frio reterá mais seu enxofre e carbono.
Em locais onde a rocha subductada encontra seu caminho de volta à superfície, os minerais e a química sutil dentro deles nos contam sobre as temperaturas e pressões que experimentaram. Ao comparar esses dados, a equipe compilou um quadro amplo da história da subducção. Se a hipótese se sustenta, esperar-se-ia subducção de temperatura mais baixa ao mesmo tempo que os aumentos de oxigênio atmosférico.
Os dados parecem coincidir. Subducção de temperatura mais baixa aparece entre 2,2 e 1,8 bilhões de anos atrás e, depois de uma pausa, domina nos últimos 800 milhões de anos. Esse período anterior coincide com o Grande Evento de Oxigenação inicial; o período mais recente cobre o segundo e terceiro saltos de oxigênio. (O tempo intermediário é conhecido em geologia como o "Bilhão Chato" porque... parece que não estava acontecendo muita coisa.) Executando essa história através de um modelo químico básico, os pesquisadores descobriram que poderiam reproduzir aproximadamente a linha do tempo da oxigenação.
O começo da história, eles dizem, poderia ser a montagem de um supercontinente antigo chamado Columbia. Com terra acima do nível do mar, a erosão poderia fornecer nutrientes suficientes aos oceanos para sustentar uma grande quantidade de cianobactérias fotossintéticas – visíveis em rochas sedimentares do fundo do mar ricas em carbono orgânico. A fragmentação de Columbia coincide com os primeiros sinais de subducção de temperatura mais baixa, o que teria permitido que mais carbono orgânico e carbonato fossem subduzidos profundamente no manto.
Então veio o Bilhão Chato, quando até a convecção do manto e o movimento das placas tectônicas parecem ter sido lentos. Mas depois disso, a formação e fragmentação de Gondwana e Pangéia nos moveram em direção a um mapa de placas tectônicas.