Come si è accumulato l’ossigeno nell’atmosfera?
Quale meccanismo regola la sua concentrazione?
Fino a poco tempo
fa si pensava che la fonte più importante dell’ossigeno
fosse la fotolisi, la dissociazione del vapor d’acqua che avviene,
ad opera della luce solare, nella parte superiore dell’atmosfera,
dove le molecole d’acqua vengono scisse nei loro componenti. Gli
atomi di idrogeno sono abbastanza leggeri da sfuggire al campo gravitazionale
della Terra, lasciando gli atomi di ossigeno ad accoppiarsi in molecole
di ossigeno o a legarsi, a gruppi di tre, in molecole di ozono. Tuttavia,
i calcoli del tasso netto di produzione dell’ossigeno, con questo
meccanismo, indicano che il processo è molto lento.
E’ stato possibile dimostrare, in modo conclusivo, che la presenza di ossigeno libero nell’atmosfera è il risultato della fotosintesi negli oceani primordiali. Il processo cruciale è stato un rapido seppellimento di una quantità di carbonio ridotto per bilanciare l’ossigeno libero prodotto.Questo carbonio è presente, a basse concentrazioni, nelle rocce terrestri, e costituisce depositi larghi quanto i bacini oceanici e con spessore misurabile in miglia. Il seppellimento di questo carbonio è un’evidenza a favore della fotosintesi avvenuta su larga scala. |
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| Un altro dato a sostegno del fatto che l’ossigeno veniva rilasciato in gran quantità nella Terra primitiva dalla fotosintesi dei Cianobatteri sono anche le cosiddette “banded iron”,bande stagionali annuali, fasce ferrose e depositi di ossidi ferrici. Esse non possono essere state generate da alcun fenomeno in atto, in quanto, la loro deposizione stratificata ha richiesto la saturazione degli oceani con sali di ferro e insufflazioni di ossigeno a brevi intervalli. La fotosintesi, verificatosi stagionalmente nella parte superficiale degli oceani, ha fornito l’ossigeno necessario. |
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| E’ costante la riserva di ossigeno? |
| La quantità di ossigeno presente
nell’atmosfera è ora apparentemente regolata, entro ampi
limiti, tra il 13 e il 35% in volume, ma il metodo di regolazione non
è ancora compreso. Un’ipotesi è quella relativa al fatto che il carbonio organico sia stato depositato, nelle profondità marine, in relazione alla concentrazione dell’ossigeno nelle acque profonde dell’oceano con un meccanismo di feedback: con più ossigeno nell’acqua il carbonio è ossidato, con meno ossigeno il carbonio è seppellito.Dati recenti mostrano però che il seppellimento del carbonio, nelle ere passate, è stato indipendente dalla tensione di ossigeno. Attualmente, i batteri dello zolfo sono indicati come i principali candidati della regolazione dell’ossigeno. L’ossigeno dell’aria ossida i solfuri liberati dagli oceani a solfati i quali, tramite l’azione dei batteri solfato-riducenti presenti nei fanghi, lo riammettono nell’atmosfera. La concentrazione di solfati nei fanghi regola, a sua volta, il processo attraverso il quale i batteri solfato-riduttori liberano idrogeno solforato nella colonna d’acqua e nell’atmosfera.Questo flusso di idrogeno solforato regola, a sua volta, la concentrazione di solfato nell’acqua piovana, e quindi nei fiumi, i quali, riversandosi in mare, regolano la concentrazione dello ione solfato nei fanghi oceanici. In questo modo si completa il complesso ciclo e si chiude il sistema di retro-controllo. La vita negli oceani è dunque responsabile non solo dell’origine dell’ossigeno atmosferico ma anche della sua regolazione. |
