O ciclo profundo do oxigênio fornece evidências para a criação de animais
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| Ciclo profundo do oxigênio na Terra (Imagem gerada por IA em Google Labs FX - Flow) [A imagem pode conter imprecisões.] |
por Hugh Ross
12 de outubro de 2020
12 de outubro de 2020
Quantos de nós consideramos a respiração como algo garantido? Nosso ambiente é composto por cerca de 21% de oxigênio, o suficiente para nos sustentar. No entanto, a Terra nem sempre teve a quantidade ideal de oxigênio que desfrutamos hoje. Cientistas descobriram uma fonte secundária, chamada ciclo profundo do oxigênio, que foi "canalizada" do interior da Terra — um processo elegante com implicações para a criação.
Todas as espécies animais da Terra dependem fundamentalmente de um alto nível de oxigênio na atmosfera terrestre. Sem uma grande quantidade de oxigênio molecular na atmosfera, não haveria possibilidade de os animais apresentarem alta atividade metabólica.
A maioria de nós aprendeu que o oxigênio que respiramos vem de micróbios fotossintéticos e plantas. Grande parte dele vem, sim, mas não o suficiente, por si só, para nos fornecer o oxigênio necessário para sobreviver. Felizmente, existe uma segunda fonte vital. Essa fonte, o ciclo profundo do oxigênio, altamente regulado, refere-se ao oxigênio gerado a partir de matéria orgânica carbonácea na crosta terrestre, que circula pelo manto terrestre e retorna à crosta.
Química do Ciclo Profundo do Oxigênio
O carbono orgânico, em comparação com o carbono inorgânico, apresenta menor teor de carbono-13 em relação ao carbono-12. Com base em medições da razão isotópica carbono-13/carbono-12, estima-se que pelo menos um quinto e até metade do carbono orgânico seja subduzido (quando uma placa tectônica desce sob outra) da crosta terrestre para o manto. Ele permanece lá, em vez de retornar à superfície e à crosta terrestre por meio de erupções vulcânicas. [1]
Em seguida, a porção de carbono orgânico subduzida para o manto que não retorna à crosta terrestre e à superfície sofre grafitização (conversão em grafite). A química por trás da grafitização é a seguinte: [2]
Um conjunto semelhante de reações ocorre quando carbonatos (em que CO3s substituem o CO2) são subduzidos para o manto. Um dos resultados dessa química é a produção de oxigênio molecular (O2).
Acompanhando o Ciclo do Oxigênio
A evidência desse ciclo profundo do oxigênio pode ser vista no processo de extração de diamantes. Nele, os cientistas observam que a atividade vulcânica traz os diamantes do manto e os deposita em tubos de kimberlito e lamproíto. Esses tubos são cones estreitos e profundos de magma solidificado que conectam o manto parcialmente derretido, a profundidades superiores a 150 quilômetros, com vulcões adormecidos ou ativos. Os tubos de kimberlito são encontrados exclusivamente em rochas que datam do Éon Arqueano (4,0 – 2,5 bilhões de anos atrás). Os tubos de lamproíto são encontrados em rochas de todas as idades. Diamantes naturais são encontrados apenas em rochas de kimberlito e lamproíto.
Experimentos em laboratório confirmam que o grafite se transforma em diamantes sob as condições de temperatura e pressão existentes em profundidades do manto que variam de 150 a 800 quilômetros. [3] Em profundidades do manto superiores a 800 quilômetros, as mesmas experiências mostram que os diamantes se degradam rapidamente, transformando-se novamente em grafite.
Ajuste Fino do Ciclo do Oxigênio
Não fosse a eficiente subducção de carbono orgânico da crosta oceânica da Terra para o manto terrestre em momentos e quantidades exatas ao longo da história do planeta, não haveria oxigênio suficiente na atmosfera terrestre para sustentar a vida animal, especialmente aves e mamíferos. Por exemplo, o soterramento de uma enorme quantidade de carbono orgânico é amplamente citado como uma das causas do aumento do oxigênio na atmosfera terrestre entre 2,45 e 2,32 bilhões de anos atrás, evento denominado Grande Oxidação. [4] Foi necessária essa injeção extra de oxigênio para complementar o oxigênio produzido pela vida fotossintética e superar a quantidade de oxigênio que era continuamente absorvida pelos metais na crosta terrestre, que atuavam como sumidouros de oxigênio.
Outro evento, conhecido como a Grande Inconformidade, ocorreu pouco antes do surgimento dos primeiros animais — as explosões de Avalon e Cambriana — e foi caracterizado por eventos de erosão da crosta terrestre e subducção de sedimentos em uma escala sem precedentes. [5] A Grande Inconformidade também está associada a um conjunto de grandes excursões globais dos isótopos de oxigênio. [6] Assim como o Grande Evento de Oxidação, a Grande Inconformidade gerou uma enorme injeção de oxigênio na atmosfera por meio de uma quantidade imensa de carbono orgânico que foi eficientemente subduzida para o manto terrestre. Esse evento coincidiu com o período em que a quantidade de oxigênio na atmosfera terrestre saltou de 1% ou menos para 8% e, rapidamente depois, para 10%. O nível de 8% é o mínimo necessário para a existência de animais de grande porte sem sistema digestivo e órgãos internos (os animais de Avalon). O nível de 10% é o mínimo necessário para animais com órgãos internos complexos (os animais do Cambriano).
É fascinante considerar todas as condições ideais necessárias na dinâmica da crosta e do manto terrestre, bem como as quantidades exatas de oxigênio injetadas na atmosfera terrestre nos momentos exatos da história do Sol e da Terra para que os animais existam e prosperem. Além disso, quando as injeções de oxigênio necessárias ocorrem, os animais surgem imediatamente em grande diversidade. Tal conjunto improvável de eventos ideais argumenta fortemente a favor da atividade inteligente de um Criador.
Todas as espécies animais da Terra dependem fundamentalmente de um alto nível de oxigênio na atmosfera terrestre. Sem uma grande quantidade de oxigênio molecular na atmosfera, não haveria possibilidade de os animais apresentarem alta atividade metabólica.
A maioria de nós aprendeu que o oxigênio que respiramos vem de micróbios fotossintéticos e plantas. Grande parte dele vem, sim, mas não o suficiente, por si só, para nos fornecer o oxigênio necessário para sobreviver. Felizmente, existe uma segunda fonte vital. Essa fonte, o ciclo profundo do oxigênio, altamente regulado, refere-se ao oxigênio gerado a partir de matéria orgânica carbonácea na crosta terrestre, que circula pelo manto terrestre e retorna à crosta.
Química do Ciclo Profundo do Oxigênio
O carbono orgânico, em comparação com o carbono inorgânico, apresenta menor teor de carbono-13 em relação ao carbono-12. Com base em medições da razão isotópica carbono-13/carbono-12, estima-se que pelo menos um quinto e até metade do carbono orgânico seja subduzido (quando uma placa tectônica desce sob outra) da crosta terrestre para o manto. Ele permanece lá, em vez de retornar à superfície e à crosta terrestre por meio de erupções vulcânicas. [1]
Em seguida, a porção de carbono orgânico subduzida para o manto que não retorna à crosta terrestre e à superfície sofre grafitização (conversão em grafite). A química por trás da grafitização é a seguinte: [2]
À medida que uma placa tectônica oceânica desliza sob uma placa tectônica continental, a água e o dióxido de carbono dissolvido nas águas profundas do mar e na placa oceânica são subduzidos para o manto. Parte dessa água e dióxido de carbono reage para formar formaldeído e oxigênio molecular (H2O) + CO2 → CH2O + O2. À medida que o formaldeído é subduzido mais profundamente no manto, ele se decompõe em água e carbono (CH2O → H2O + C). O carbono (C) na forma de grafite se transforma em diamantes à medida que desce até profundidades do manto de 150 a 800 quilômetros (93 a 497 milhas), onde experimenta pressão e temperatura crescentes.
Um conjunto semelhante de reações ocorre quando carbonatos (em que CO3s substituem o CO2) são subduzidos para o manto. Um dos resultados dessa química é a produção de oxigênio molecular (O2).
Acompanhando o Ciclo do Oxigênio
A evidência desse ciclo profundo do oxigênio pode ser vista no processo de extração de diamantes. Nele, os cientistas observam que a atividade vulcânica traz os diamantes do manto e os deposita em tubos de kimberlito e lamproíto. Esses tubos são cones estreitos e profundos de magma solidificado que conectam o manto parcialmente derretido, a profundidades superiores a 150 quilômetros, com vulcões adormecidos ou ativos. Os tubos de kimberlito são encontrados exclusivamente em rochas que datam do Éon Arqueano (4,0 – 2,5 bilhões de anos atrás). Os tubos de lamproíto são encontrados em rochas de todas as idades. Diamantes naturais são encontrados apenas em rochas de kimberlito e lamproíto.
Experimentos em laboratório confirmam que o grafite se transforma em diamantes sob as condições de temperatura e pressão existentes em profundidades do manto que variam de 150 a 800 quilômetros. [3] Em profundidades do manto superiores a 800 quilômetros, as mesmas experiências mostram que os diamantes se degradam rapidamente, transformando-se novamente em grafite.
Ajuste Fino do Ciclo do Oxigênio
Não fosse a eficiente subducção de carbono orgânico da crosta oceânica da Terra para o manto terrestre em momentos e quantidades exatas ao longo da história do planeta, não haveria oxigênio suficiente na atmosfera terrestre para sustentar a vida animal, especialmente aves e mamíferos. Por exemplo, o soterramento de uma enorme quantidade de carbono orgânico é amplamente citado como uma das causas do aumento do oxigênio na atmosfera terrestre entre 2,45 e 2,32 bilhões de anos atrás, evento denominado Grande Oxidação. [4] Foi necessária essa injeção extra de oxigênio para complementar o oxigênio produzido pela vida fotossintética e superar a quantidade de oxigênio que era continuamente absorvida pelos metais na crosta terrestre, que atuavam como sumidouros de oxigênio.
Outro evento, conhecido como a Grande Inconformidade, ocorreu pouco antes do surgimento dos primeiros animais — as explosões de Avalon e Cambriana — e foi caracterizado por eventos de erosão da crosta terrestre e subducção de sedimentos em uma escala sem precedentes. [5] A Grande Inconformidade também está associada a um conjunto de grandes excursões globais dos isótopos de oxigênio. [6] Assim como o Grande Evento de Oxidação, a Grande Inconformidade gerou uma enorme injeção de oxigênio na atmosfera por meio de uma quantidade imensa de carbono orgânico que foi eficientemente subduzida para o manto terrestre. Esse evento coincidiu com o período em que a quantidade de oxigênio na atmosfera terrestre saltou de 1% ou menos para 8% e, rapidamente depois, para 10%. O nível de 8% é o mínimo necessário para a existência de animais de grande porte sem sistema digestivo e órgãos internos (os animais de Avalon). O nível de 10% é o mínimo necessário para animais com órgãos internos complexos (os animais do Cambriano).
É fascinante considerar todas as condições ideais necessárias na dinâmica da crosta e do manto terrestre, bem como as quantidades exatas de oxigênio injetadas na atmosfera terrestre nos momentos exatos da história do Sol e da Terra para que os animais existam e prosperem. Além disso, quando as injeções de oxigênio necessárias ocorrem, os animais surgem imediatamente em grande diversidade. Tal conjunto improvável de eventos ideais argumenta fortemente a favor da atividade inteligente de um Criador.
Notas de Fim
- David J. Des Marais, “Isotopic Evolution of the Biogeochemical Carbon Cycle During the Precambrian”, in Reviews in Mineralogy & Geochemistry: Stable Isotope Geochemistry 43, n.º 1, editado por John W. Valley and David R. Cole (Mineralogical Society of America, 15 de agosto de 2001): 555–78, doi:10.2138/gsrmg.43.1.555.
- Megan S. Duncan e Rajdeep Dasgupta, “Rise of Earth’s Atmospheric Oxygen Controlled by Efficient Subduction of Organic Carbon”, Nature Geoscience 10 (25 de abril de 2017): 387–92, doi:10.1038/ngeo2939.
- F. P. Bundy et al., “The Pressure-Temperature Phase and Transformation Diagram for Carbon; Updated Through 1994”, Carbon 34, n.º 2 (fevereiro de 1996): 141–53, doi:10.1016/0008-6223(96)00170-4.
- Heinrich D. Holland, “Volcanic Gases, Black Smokers, and the Great Oxidation Event”, Geochimica et Cosmochimica Acta 66, n.º 21 (1º de novembro de 2002): 3811–26, doi:10.1016/S0016-7037(02)00950-x; Timothy W. Lyons, Christopher T. Reinhard e Noah J. Planavsky, “The Rise of Oxygen in Earth’s Early Ocean and Atmosphere”, Nature 506 (19 de fevereiro de 2014): 307–315, doi:10.1038/nature13068; Genming Luo et al., “Rapid Oxygenation of Earth’s Atmosphere 2.33 Billion Years Ago”, Science Advances 2, n.º 5 (13 de maio de 2016): id. e1600134, doi:10.1126/sciadv.1600134; Heinrich D. Holland, “Why the Atmosphere Became Oxygenated: A Proposal”, Geochimica et Cosmochimica Acta 73, n.º 18 (15 de setembro de 2009): 5241–55, doi:10.1016/j.gca.2009.05.070.
- C. Brenhin Keller et al., “Neoproterozoic Glacial Origin of the Great Unconformity”, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 116, n.º 4 (janeiro de 2019): 1136–45, doi:10.1073/pnas.1804350116; Jon M. Husson e Shanan E. Peters, “Atmospheric Oxygenation Driven by Unsteady Growth of the Continental Sedimentary Reservoir”, Earth and Planetary Science Letters 460 (fevereiro de 2017): 68–75, doi:10.1016/j.epsl.2016.12.012; Setareh Shahkarami et al., “The Ediacaran-Cambrian Boundary: Evaluating Stratigraphic Completeness and the Great Unconformity”, Precambrian Research 345 (agosto de 2020): id. 105721, doi:10.1016/j.precamres.2020.10572.
- Keller et al., “Neoproterozoic Glacial Origin of the Great Unconformity.”
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Traduzido de Deep Oxygen Cycle Provides Evidence for Creation of Animals (RTB)
Etiquetas:
geologia - origem da vida - criacionismo (progressivo) da Terra velha
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