Încă de la formarea Pământului în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani, rotația Pământului în jurul axei sale a încetinit treptat și, ca urmare, zilele au devenit mai lungi.

Chiar dacă încetinirea rotaţiei Pământului poate trece neobservată la scara timpului uman, acest proces a determinat schimbări semnificative de-a lungul eonilor din istoria Pământului.

Una dintre aceste schimbări, sugerează noile cercetări, este, probabil, cea mai semnificativă dintre toate, cel puțin pentru noi: zilele mai lungi au fost asociate cu oxigenarea atmosferei Pământului.

Mai exact, algele albastre-verzi sau cianobacteriile, care au apărut și au proliferat cu aproximativ 2,4 miliarde de ani în urmă, au produs mai mult oxigen ca subprodus metabolic, deoarece durata zilelor Pământului s-a mărit.

„O întrebare cheie din științele Pământului este cea privind originea oxigenului din atmosfera Pământului și a factorilor ce au contribuit la prezenţa oxigenului în atmosferă.

Rotația Pământului încetinește

Ce legătură are Luna cu microbii? Credit: Jeff Williams / NASA

Cercetările noastre sugerează că viteza cu care se învârte Pământul, cu alte cuvinte durata zilei, ar fi putut avea un efect important asupra oxigenării atmosferei Pământului”, a declarat microbiologul Gregory Dick de la Universitatea din Michigan, SUA.

Există două aspecte majore în această poveste care, la prima vedere, nu par să aibă legătură. Primul aspect este că rotația Pământului încetinește.

Motivul pentru care rotația Pământului încetinește se datorează faptului că Luna exercită o atracție gravitațională asupra Pământului ce provoacă o decelerare rotațională, deoarece Luna se îndepărtează treptat de Pământ.

Știm, pe baza înregistrărilor fosile, că zilele aveau doar 18 ore în urmă cu 1,4 miliarde de ani și că erau cu o jumătate de oră mai scurte decât sunt astăzi în urmă cu 70 de milioane de ani. Dovezile sugerează că durata zilei creşte cu 1,8 milisecunde pe secol.

Al doilea aspect este cunoscut sub numele de Marele Eveniment de Oxidare, atunci când cianobacteriile s-au înmulţit atât de mult încât atmosfera Pământului a cunoscut o creștere bruscă și semnificativă a oxigenului. Fără această oxidare suplimentară, oamenii de știință cred că viața, așa cum o știm, nu ar fi putut să apară.

Există încă multe lucruri pe care nu le cunoaștem despre acest eveniment, inclusiv întrebări arzătoare precum de ce acest eveniment s-a produs atunci și nu mai devreme în istoria Pământului.

În Middle Island (Lake Huron) s-au găsit „covoare” microbiene despre care se crede că sunt un analog al cianobacteriilor responsabile de Marele Eveniment de Oxidare.

Cianobacteriile violete care produc oxigen prin fotosinteză și microbii albi care metabolizează sulful concurează într-un „covor” microbian pe fundul lacului. Noaptea, microbii albi se ridică în vârful „covorului” microbian și consumă sulful. Atunci când se face ziuă și Soarele se ridică suficient de sus pe cer, microbii albi se retrag și cianobacteriile violete se ridică spre vârf.

„Acum pot începe fotosinteza și producerea oxigenului. Cu toate acestea, mai durează câteva ore înainte ca acest proces să înceapă cu adevărat. Se pare că cianobacteriile se ridică mai târziu decât ne-am aştepta”, a declarat microbiologul Judith Klatt de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină din Germania.

Aceasta înseamnă că perioada zilei în care cianobacteriile pot pompa oxigenul este foarte limitată și acest fapt a atras atenția oceanografului Brian Arbic de la Universitatea din Michigan care s-a întrebat dacă schimbarea duratei zilei de-a lungul istoriei Pământului a avut un impact asupra fotosintezei.

„Este posibil ca un tip similar de concurență între microbi să fi contribuit la întârzierea producției de oxigen pe Pământul timpuriu”, a explicat Klatt.

Pentru a demonstra această ipoteză, cercetătorii au efectuat experimente și măsurători pe microbi, atât în ​​mediul lor natural, cât și în laborator. De asemenea, ei au efectuat studii detaliate de modelare bazate pe rezultatele lor pentru a lega lumina soarelui de producția de oxigen microbian și producția de oxigen microbian de istoria Pământului.

„Intuiţia sugerează că două zile de 12 ore ar trebui să fie similare cu o zi de 24 de ore din punctul de vedere al producției de oxigen.

Cu toate acestea, eliberarea oxigenului din „covoarele” bacteriene contrazice această ipoteză, deoarece este limitată de viteza de difuzie moleculară, iar această subtilă întârziere a eliberării de oxigen din lumină soarelui se află în centrul mecanismului”, a explicat cercetătorul Arjun Chennu de la Leibniz Center for Tropical Marine Research din Germania.

Aceste rezultate au fost integrate în modelele globale ale nivelurilor de oxigen, iar echipa de cercetători a constatat că prelungirea zilelor a fost legată de creșterea oxigenului Pământului, atât în cazul Marelui Eveniment de Oxidare, cât şi în cazul Evenimentului de Oxigenare Neoproterozoic care a avut loc în urmă cu 550-800 de milioane cu ani.

„Astfel am corelat legi ale fizicii care se aplică la scări foarte diferite, de la difuzia moleculară la mecanica planetară. Am arătat că există o legătură fundamentală între lungimea zilei și cât de mult oxigen poate fi eliberat de microbii care trăiesc la sol.

Este destul de incitant deoarece am legat „dansul” moleculelor din „covorul” microbian de mişcarea planetei noastre și a Lunii”, a declarat Chennu.

Cercetarea a fost publicată în Nature Geoscience.

Traducere după Earth’s Rotation Is Slowing Down, And It Could Be Why We Have Oxygen For Life