A História do Oxigénio

dois gases que predominam na atmosfera: oxigénio (02) e azoto (N2). O azoto é prati­camente inerte e tem um tempo médio de permanência na atmosfera de aproximadamente 1000 M.a. Em contrapartida, o oxigénio tem sido continuamente produzido por processos biológicos nos quais ocorre a oxidação de moléculas de água através da energia solar. É muito provável que este gás não tenha integrado a atmosfera primitiva: é altamente reac­tivo e estima-se que tenha um tempo de duração na atmosfera de aproximadamente 4 M.a. Ainda assim, o O2 constituiu um volume de 10 a 30% da atmosfera nos últimos 500 M.a. Como conseguiu o O2, gás fundamental para a evolução da vida animal e vegetal, tornar-se no segundo gás mais abundante na atmosfera terrestre?

 

A explicação é mais complexa do que pode parecer. Para que entendamos como tudo ocorreu, temos que saber não só quando e onde o 02 se gerou, mas também como foi pos­sível persistir na atmosfera em elevadas concentrações.

O elemento oxigénio (O) é produzido na sequência de um conjunto de reacções de fusão nu­clear do hélio (He) nas estrelas. Depois de produzido, integrou a Terra associado quimica­mente a outros elementos. A partir de uma série de ciclos de aquecimento e arrefecimento, o oxigénio (O) reagiu com outros dois elementos muito abundantes – o Si e o C – para for­mar dois dos principais aniões, que, ligados a catiões metálicos, originaram a maioria dos minerais que constituem a crusta e o manto e, ainda, água quando ligada ao H (hidrogénio).  Adicionalmente, os meteoritos e os cometas terão sido uma fonte de água, mas as proporções correspondentes a cada uma das possíveis fontes não são bem conhecidas.

Independentemente da origem da fonte, sabe-se, por datação radiométrica, que a água líquida existe no planeta há aproximada­mente 200 M.a., após o fim da acreção que se re­gistou nos estados iniciais de formação da Terra. A água no estado líquido é uma condição funda­mental para a vida, tal como a conhecemos, mas não constitui por si só uma fonte de produção biológicade oxigénio.

Apesar de a água ser oxidada por radiações ultravioleta, a quantidade de oxigénio libertado é muito baixa.

A principal fonte de oxigénio é a fotossíntese. Este meca­nismo terá sido, primeiramente, levado a cabo por bactérias.  Mecanismos de endossimbiose contribuíram para a passagem desta via metabólica para seres vivos, sucessivamente mais complexos até ao surgimento de plantas e algas. Dessa via metabólica o oxigénio é li­bertado como um produto da fotólise das moléculas de água, os protões e electrões que daí resultam servem para reduzir moléculas de C02 e formar moléculas orgânicas mais com­plexas.

Em termos de escala temporal, estas reacções apareceram quase simultaneamente com uma outra via metabólica, a respiração, durante a qual há consumo de oxigénio. Daqui depreende-se que a produção de oxigénio seja quase nula. Por outras palavras, a evolução do oxigénio a partir da fotossíntese foi importante mas não o suficiente para oxidar a at­mosfera.

Uma oxidação de grande escala requer o armazenamento a longo prazo, de substâncias redutoras, como o carbono orgânico. Tal depósito está presente na crusta. A sedimentação, o choque de placas (com enrugamento de sedimentos que passam a constituirás massas continentais) e a subducção constituem os três principais mecanis­mos de armazenamento de matéria orgânica. A dinâmica da litosfera é responsável pelo afundamento destes sedimentos bem como da matéria orgânica armazenada. Nas zonas de subducção todo este material atinge o manto, sofre aquecimento e origina magmas que são expelidos pelos vulcões. Durante estes episódios há emissões gasosas, a partir das quais ocorre devolução de parte dos componentes orgânicos à atmosfera. Deste modo, a matéria que sofre afundamento transporta consigo compostos redutores resultantes da oxidação da água e que contribuem, em larga escala, para a oxidação da atmosfera. A quantidade de oxigénio, existente na atmosfera, depende da relação entre a concentra­ção que se liberta durante a fotossíntese e a quantidade que se consome durante a respi­ração; assim, para se originar uma atmosfera rica em oxigénio, deve haver uma quantidade de matéria orgânica superior em afundamento àquela que é utilizada durante a respiração. O afundamento de elevadas quantidades de organismos, há 750 M.a., provocou a redução da matéria orgânica e o aumento do teor de 0xigénio na atmosfera. Esta variação pode ter es­tado na origem da explosão de vida animal do Câmbrico.

Revista Science, vol. 322, Outubro de 2008 – adaptado

Para saber mais sobre a atmosfera (link)

 

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