Aproape trei sferturi din suprafața Pământului este acoperită de oceane, ceea ce face ca planeta să arate ca un punct albastru palid din spațiu. Cu toate acestea, cercetătorii japonezi au adus dovezi convingătoare conform cărora oceanele Pământului au fost odată verzi, într-un studiu publicat în revista Nature, relatează The Conversation.
Studiul sugerează că, în urmă cu aproximativ 3,8 până la 1,8 miliarde de ani, oceanele Pământului aveau o culoare verde datorită prezenței unor forme de fier oxidat. Aceasta este perioada în care viața pe Pământ era limitată la organisme unicelulare, iar atmosfera și oceanele erau lipsite de oxigen. În acele vremuri, din cauza activității vulcanice, fierul din rocile continentale ajungea în oceane, iar acest fier a avut un rol esențial în modificarea chimiei apei și a atmosferei.
Crucial în acest proces a fost un tip de depunere de rocă numit „formă de fier bandat”. Astfel de depozite de fier au fost formate în perioada Paleoproterozoică, numită și Arheozoic, atunci când viața era predominant anaerobă și nu exista oxigen gazos în atmosferă. Fierul din apă se lega de oxigenul eliberat în urma fotosintezei anaerobe, iar pe măsură ce acest proces avansa, fierul era oxidat, iar oceanele se transformau într-un „mediu verde”.
Evoluția fotosintezei și impactul oxigenului
Fotosinteza este procesul prin care organismele transformă dioxidul de carbon în zaharuri folosind energia solară. În perioada primordială a Terrei, primele forme de viață fotosintetice nu foloseau oxigen pentru a produce energie, ci foloseau fierul feros (Fe²⁺) din apă.
Așa-numitele alge albastre-verzi, care sunt de fapt bacterii primitive, erau cele care realizau această formă de fotosinteză anaerobă.Ulterior, astfel de bacterii au evoluat alături de alte microorganisme care utilizau fierul pentru a obține electroni în procesul lor fotosintetic.
Pe măsură ce bacteriile fotosintetice produceau oxigen ca produs secundar, acesta s-a legat de fierul feros, iar la un moment dat, în Arheozoic, oceanul conținea cantități mari de fier oxidat. Această oxigenare a apei a dus la schimbări majore în chimia oceanelor și atmosferei, iar evoluția fotosintezei a culminat în ceea ce este cunoscut drept „marea oxidare” – un eveniment ecologic crucial care a transformat planeta.
Cercetările recente și ocazia oceanelor verzi
În cercetările recente, specialiștii japonezi au observat că în jurul insulei Iwo Jima apele au o nuanță verzuie. Această culoare este legată de prezența unei forme de fier oxidat – Fe(III), care este un indiciu al unui mediu oceanic similar cu cel din perioada Arheozoicului. Mai mult, algele albastre-verzi, care trăiesc în aceste ape, sunt organisme care pot prospera într-un mediu bogat în de fier oxidat.
Algele albastre-verzi, deși au fost denumite astfel, sunt de fapt bacterii fotosintetice. Aceste organisme au evoluat în aceleași perioade în care și alte bacterii utilizau fierul feros pentru a genera energie.
De-a lungul timpului, algele albastre-verzi s-au adaptat pentru a utiliza două tipuri de pigmenți fotosintetici: clorofila și ficoeritrobilina (PEB). În ape verzi, PEB este mult mai eficient decât clorofila, ceea ce sugerează că oceanele din acele perioade aveau o compoziție chimică care favoriza această formă de fotosinteză.
Ce înseamnă acest lucru pentru viața timpurie pe Pământ?
Odată ce tot fierul din oceane a fost oxidat, oxigenul liber (O₂) a început să se acumuleze în oceane și atmosferă. Aceasta a fost o schimbare majoră, permițând dezvoltarea unor forme de viață mai complexe. În studiile de simulare pe computer, cercetătorii au descoperit că, la nivel unor concentrații mari de fier oxidat, acestea ar fi putut transforma nuanța apa în unaverde deschisă, similară cu ceea ce s-ar fi putut vedea în perioadele Arhaică.
De asemenea, acest studiu sugerează că planetele cu oceane verzi ar fi fost candidate ideale pentru a susține viața fotosintetică timpurie.
Schimbările chimice din oceanele Pământului au fost foarte lente și graduale. Arheozoicul a durat aproximativ 1,5 miliarde de ani, ceea ce reprezintă mai mult de jumătate din istoria planetei.
Aceasta a fost o perioadă în care oceanele au trecut prin multiple modificări, iar culoarea acestora ar fi putut oscila între verde și alte nuanțe. Adaptarea organismelor fotosintetice, cum ar fi algele albastre-verzi, la diverse condiții de lumină a permis dezvoltarea unor pigmenți fotosintetici capabili să profite atât de lumina albă, cât și de lumina verde.
Cum ar putea evolua culoarea oceanelor în viitor?
Studiul oamenilor de știință niponi sugerează că culoarea oceanelor Pământului este legată de chimia apei și de influența vieții. Deși acest fenomen s-a întâmplat în trecut, în viitor este posibil ca oceanele să își schimbe din nou culoarea din cauza schimbărilor climatice și a evoluției biologice.
Ca un exemplu, oceanele ar putea deveni violet dacă nivelurile de sulf ar crește, favorizând bacterii de sulf violet. De asemenea, în condiții climatice cu temperaturi mari, oceanele ar putea deveni roșii datorită formării de fier oxidat roșu, transportat în ape prin râuri sau vânturi. Aceste schimbări ar putea duce la o scădere a nuanțelor de albastru adânc, pe măsură ce fitoplanctonul ar scădea în cantitate.
Pe termen lung, pe măsură ce soarele îmbătrânește și devine mai strălucitor, evaporarea apei de la suprafață va crește, iar lumina ultravioletă va intensifica procesele biologice din oceane, favorizând bacteriile de sulf violet. Aceste schimbări vor duce, în cele din urmă, la un peisaj oceanic cu nuanțe de violet, verde sau maro, în locul albastrului adânc cu care suntem obișnuiți astăzi.
