Os cientistas que estudaram o ambiente único no Lago Huron, Michigan, usaram-no para olhar efetivamente para trás na Terra antiga e como mudar a duração da luz do dia poderia afetar as primeiras formas de vida que existiam: organismos minúsculos chamados cianobactérias.
As cianobactérias, também conhecidas como algas verde-azuladas, evoluíram há mais de 2,4 bilhões de anos e produziram oxigênio em massa quando a Terra ainda era bastante inóspita. Os cientistas têm dificuldade em explicar por que demorou tanto para a Terra aumentar gradualmente os níveis de oxigênio ao longo de um período de quase 2 bilhões de anos – até agora.
Atualmente, as cianobactérias não têm uma grande reputação, pois estão associadas à proliferação de algas tóxicas no Lago Erie e em outros corpos d’água. Mas essa bactéria existe há mais tempo do que qualquer outra forma de vida na Terra e foi a primeira a converter luz em energia por meio da fotossíntese e a liberar oxigênio como subproduto.
Os cientistas começaram a se perguntar como o prolongamento do dia no início da Terra poderia permitir que as cianobactérias produzissem mais oxigênio e levassem a uma vida animal diversificada.
“Quando o sistema Terra-Lua se formou, os dias eram muito mais curtos, possivelmente até seis horas”, disse o co-autor do estudo Brian Arbic, oceanógrafo físico da Universidade de Michigan, em um comunicado. “Isso poderia significar que mudar a duração do dia afetaria a fotossíntese na história da Terra?”
Quando a Lua se tornou o satélite da Terra, a gravidade da Lua diminuiu a taxa de rotação do nosso planeta, levando a dias mais longos. Mais horas de sol teriam um efeito positivo na atividade fotossintética das cianobactérias.
As respostas no sumidouro
Abaixo do Lago Huron está o alicerce de mares ancestrais que outrora cobriam o continente norte-americano. Esta rocha contém calcário, dolomita e gesso e, com o tempo, a água subterrânea o dissolveu parcialmente. Isso criou rachaduras e cavernas, ambas formando buracos submersos.
Um funil submerso em uma ilha central no Lago Huron é onde as águas subterrâneas ricas em enxofre e pobres em oxigênio estão vazando do fundo do lago. Embora a maioria das plantas e animais evitem essa área, os micróbios encontraram um lar nesse ambiente extremo, a 24,4 metros abaixo da superfície da água. As bactérias de cores vivas formam colônias chamadas esteiras microbianas e são a contrapartida perfeita para cientistas que desejam estudar colônias semelhantes que já existiram na terra e no fundo do mar bilhões de anos atrás.
Hoje, dois tipos de cianobactérias formam colônias concorrentes aqui. Uma é a cianobactéria roxa que produz oxigênio e a outra é uma bactéria branca que produz energia usando enxofre.
Bactérias movidas a enxofre ficam na superfície das cianobactérias do anoitecer ao amanhecer, bloqueando seu acesso à luz solar. Mas quando o sol nasce, a colônia superior de bactérias se move para baixo e permite que as cianobactérias roxas iniciem o processo de fotossíntese para produzir oxigênio.
“Mas leva algumas horas para eles realmente decolarem, há um grande atraso pela manhã. As cianobactérias parecem estar acordadas até tarde, e não pela manhã ‘, disse a autora do estudo Judith Klatt, geomicrobióloga do Instituto Max Planck. para Microbiologia Marinha na Alemanha, em um comunicado.
“Percebi que a duração do dia e a liberação de oxigênio das esteiras microbianas estão relacionadas a um conceito muito básico e fundamental: durante dias curtos há menos tempo para desenvolver gradientes e, portanto, menos oxigênio pode escapar das esteiras”, disse Klatt .
Ao modelar a relação entre a luz solar e a produção de oxigênio, Klatt e seus colegas descobriram que a liberação de oxigênio durante dois dias de 12 horas no início da Terra não seria a mesma de um dia de 24 horas. As descobertas da equipe de pesquisa mostraram uma ligação direta entre a duração de um dia e a quantidade de oxigênio que os micróbios podem liberar.
“Simplificando, nos dias mais curtos o oxigênio tem menos tempo para sair do tapete”, disse Klatt.
Isso sugere que dois grandes saltos de oxigênio na Terra, incluindo a Grande Oxidação, há mais de 2 bilhões de anos, e a Oxidação Neoproterozóica, há 800-540 milhões de anos, podem estar ligados a dias terrestres mais longos.
