Oceanele Pământului au fost verzi și s-ar putea schimba din nou

Oceanele Pământului au fost verzi și s-ar putea schimba din nou, potrivit cercetătorilor. Aproape trei sferturi din suprafața Terrei este acoperită de oceane, ceea ce face ca planeta noastră să pară un punct albastru pal din spațiu. Însă cercetători japonezi susțin, într-un studiu publicat în revista Nature, că oceanele au fost cândva verzi.

Motivul pentru care oceanele Pământului ar fi arătat diferit în trecutul îndepărtat are legătură cu compoziția lor chimică și cu evoluția fotosintezei. Ca student la geologie, înveți despre importanța unei formațiuni de roci numită formațiune de fier în benzi, care înregistrează o parte din istoria planetei.

Oceanele Pământului au fost verzi

Aceste formațiuni s-au depus în eonul Arhean și Paleoproterozoic, acum aprox. între 3,8 și 1,8 miliarde de ani. Viața era reprezentată doar de organisme unicelulare în oceane, iar continentele erau peisaje pustii de roci gri, maro și negre.

Ploaia care cădea pe rocile continentale dizolva fierul, care era apoi transportat de râuri în oceane. Alte surse de fier erau vulcanii de pe fundul oceanului. Acest fier devine important mai târziu.

Eonul Arhean a fost o perioadă în care atmosfera și oceanele Pământului nu conțineau oxigen gazos, dar tot atunci au apărut primele organisme capabile să genereze energie din lumină solară. Acestea foloseau fotosinteză anaerobă, adică realizau fotosinteză fără a utiliza oxigen.

Cum a ajuns oxigenul în oceane

Un produs secundar al acestei fotosinteze era gazul oxigen. Acesta se lega de fierul din apa mării. Oxigenul a început să existe în atmosferă doar după ce fierul din oceane nu a mai putut neutraliza tot oxigenul eliberat.

În cele din urmă, fotosinteza timpurie a dus la „marea oxigenare” – un moment ecologic major care a făcut posibilă viața complexă pe Pământ. A marcat trecerea de la o planetă aproape lipsită de oxigen la una cu mari cantități de oxigen în ocean și atmosferă.

„Benzile” colorate din formațiunile de fier în benzi reflectă această tranziție, alternând între depuneri de fier în absența oxigenului și fier oxidat roșu.

Argumentul pentru oceane verzi

Lucrarea recentă susține existența oceanelor verzi în eonul Arhean pornind de la o observație: apele din jurul insulei vulcanice japoneze Iwo Jima au o nuanță verzuie, cauzată de o formă de fier oxidat – Fe(III). Algele albastre-verzi prosperă în aceste ape.

Deși sunt numite alge, „algele albastre-verzi” sunt de fapt bacterii primitive, potrivit theconversation.com. În eonul Arhean, strămoșii acestor cianobacterii au evoluat alături de alte bacterii care foloseau fier feros în loc de apă ca sursă de electroni pentru fotosinteză – indicând niveluri ridicate de fier în ocean.

Organismele fotosintetice folosesc pigmenți (în principal clorofilă) pentru a transforma CO₂ în zaharuri cu ajutorul energiei solare. Clorofila dă plantelor culoarea verde. Cianobacteriile sunt speciale pentru că, pe lângă clorofilă, mai conțin și un pigment numit ficoeritribilină (PEB). Cercetătorii au descoperit că cianobacteriile modificate genetic care conțin PEB cresc mai bine în ape verzi. Deși clorofila este eficientă în spectrul de lumină vizibil pentru ochiul uman, PEB pare mai eficientă în condiții de lumină verde.

Înainte de fotosinteză a fost fierul

Înainte de apariția fotosintezei și a oxigenului, oceanele Terrei conțineau fier redus dizolvat (depozitat fără oxigen). Oxigenul eliberat prin fotosinteză în Arhean a dus la formarea de fier oxidat în apă. Simulările computerizate din studiu au arătat că acest proces putea duce la acumularea de suficiente particule de fier oxidat încât să coloreze apele de la suprafață în verde.

După ce tot fierul a fost oxidat, oxigenul liber (O₂) a început să existe în oceane și în atmosferă. O concluzie importantă a studiului este că planetele care par verzi deschis din spațiu ar putea fi bune candidate pentru a adăposti viață fotosintetică timpurie.

Ar putea oceanele să-și schimbe din nou culoarea?

Perioada Arheană a durat 1,5 miliarde de ani – mai mult de jumătate din istoria Terrei. Prin comparație, toată istoria vieții complexe reprezintă doar aproximativ o optime. Cel mai probabil, culoarea oceanelor s-a schimbat gradual în acest timp și poate chiar a oscilat. Acest lucru ar putea explica de ce cianobacteriile au evoluat cu ambii pigmenți fotosintetici: clorofila (eficientă în lumină albă – cum e cea solară actuală) și PEB (avantajoasă în lumină verde).

Articolul japonez sugerează că culoarea oceanelor este strâns legată de chimia apei și de influența vieții. Ne putem imagina oceane de alte culori, fără să intrăm în tărâmul ficțiunii.

• Oceane purpurii: ar putea apărea dacă nivelul de sulf ar crește mult, în contextul unei activități vulcanice intense și al unui conținut scăzut de oxigen atmosferic. În aceste condiții, bacteriile purpurii sulfuros-ar domina.
• Oceane roșii: sunt posibile teoretic în climat tropical intens, unde fierul oxidat roșu provine din dezagregarea rocilor și este transportat în ocean. Sau dacă algele responsabile de „maree roșii” ar domina apele de suprafață, lucru des întâlnit în zone cu fertilizare excesivă (ex. azot din canalizări).

Cum ar influența Soarele

Pe măsură ce soarele va îmbătrâni, va deveni mai strălucitor, determinând evaporare intensă și expunere la raze UV. Acest lucru ar putea favoriza bacteriile sulfuros-purpurii din adâncuri.

În viitor, zonele de coastă sau cu straturi de apă stagnante pot deveni mov, brune sau verzi, în timp ce albastrul adânc al apelor va dispărea odată cu declinul fitoplanctonului. În cele din urmă, oceanele vor dispărea complet, evaporate, pe măsură ce soarele se va extinde până va cuprinde orbita Pământului.

Pe scări geologice, nimic nu este permanent – inclusiv culoarea oceanelor.

Citește și: „Zăpada marină” poate menține oceanul în viață, conform noilor studii