A Terra vem diminuindo lentamente a velocidade de rotação desde que se formou, há cerca de 4,5 bilhões de anos. Com isso, ao longo do tempo geológico, os dias foram ficando cada vez mais longos.
Essa desaceleração não é perceptível na escala de uma vida humana, mas, em milhões e bilhões de anos, ela é suficiente para provocar transformações profundas. Um estudo de 2021 sugere que uma dessas mudanças pode ter sido decisiva para nós: o alongamento dos dias estaria ligado à oxigenação da atmosfera terrestre.
Em particular, as algas verde-azuladas (ou cianobactérias) que surgiram e se espalharam em grande escala há aproximadamente 2,4 bilhões de anos teriam conseguido gerar mais oxigénio como subproduto do metabolismo porque a duração do dia aumentou.
Confira o vídeo abaixo para um resumo da pesquisa.
"Uma questão persistente nas ciências da Terra tem sido como a atmosfera terrestre obteve o seu oxigénio e que fatores controlaram quando essa oxigenação aconteceu", explicou em 2021 o microbiologista Gregory Dick, da Universidade de Michigan.
"A nossa pesquisa sugere que a taxa com que a Terra gira – em outras palavras, a duração do dia – pode ter tido um efeito importante no padrão e no momento da oxigenação da Terra."
A rotação da Terra e o motivo de os dias estarem a alongar-se
À primeira vista, esta história junta dois temas que parecem pouco relacionados. O primeiro é que a rotação da Terra está a abrandar.
Esse abrandamento ocorre porque a Lua exerce uma atração gravitacional sobre o planeta. À medida que a Lua se afasta gradualmente, esse puxão contribui para uma desaceleração da rotação terrestre.
O registo fóssil ajuda a quantificar o fenómeno: há 1,4 bilhão de anos, um dia tinha apenas 18 horas. E, há 70 milhões de anos, os dias eram cerca de meia hora mais curtos do que são hoje. As evidências indicam que a Terra está a ganhar 1,8 milissegundo por século.
Oxigenação, cianobactérias e a ligação com dias mais longos
O segundo componente é o chamado Evento de Grande Oxidação, período em que cianobactérias surgiram em tamanha quantidade que a atmosfera terrestre passou por um aumento acentuado e marcante de oxigénio.
Sem essa oxidação, muitos cientistas consideram que a vida como a conhecemos não teria aparecido. Assim, embora as cianobactérias hoje possam causar alguma desconfiança, provavelmente não estaríamos aqui sem elas.
Ainda há muitas lacunas sobre esse episódio, incluindo uma pergunta central: por que ele aconteceu quando aconteceu, e não em algum momento anterior da história da Terra?
Foi a partir do trabalho direto com microrganismos cianobacterianos que os cientistas conseguiram ligar as peças. No Sumidouro da Ilha do Meio (Middle Island Sinkhole), no Lago Huron, existem tapetes microbianos que são considerados um análogo das cianobactérias responsáveis pelo Evento de Grande Oxidação.
O Sumidouro da Ilha do Meio, no Lago Huron: um análogo do passado
No fundo do lago, cianobactérias roxas que produzem oxigénio por fotossíntese e microrganismos brancos que metabolizam enxofre disputam espaço no mesmo tapete microbiano.
Durante a noite, os microrganismos brancos sobem para a camada superior do tapete e realizam o seu metabolismo baseado em enxofre. Quando o dia começa e o Sol alcança uma altura suficiente no céu, eles recuam e as cianobactérias roxas passam a dominar a superfície.
"Agora elas podem começar a fazer fotossíntese e produzir oxigénio", disse a geomicrobiologista Judith Klatt, do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha, na Alemanha.
"No entanto, demora algumas horas até elas realmente engrenarem; há um longo atraso de manhã. As cianobactérias parecem ser mais do tipo que acorda tarde do que pessoas matinais."
Isso implica que a janela diária em que as cianobactérias conseguem libertar oxigénio é bastante limitada - e foi exatamente esse detalhe que chamou a atenção do oceanógrafo Brian Arbic, da Universidade de Michigan. Ele levantou a possibilidade de que as mudanças na duração do dia, ao longo da história do planeta, tenham influenciado a fotossíntese.
"É possível que um tipo semelhante de competição entre microrganismos tenha contribuído para o atraso na produção de oxigénio na Terra primitiva", explicou Klatt.
Difusão molecular, fotossíntese e os eventos de oxigenação da atmosfera
Para testar a hipótese, a equipa realizou experiências e medições com os microrganismos tanto no ambiente natural quanto em laboratório. Em seguida, fez estudos detalhados de modelação com base nos resultados, conectando a luz solar à produção microbiana de oxigénio e, depois, essa produção microbiana à história da Terra.
"A intuição sugere que dois dias de 12 horas deveriam ser semelhantes a um dia de 24 horas. A luz solar sobe e desce duas vezes mais depressa, e a produção de oxigénio acompanha no mesmo ritmo", explicou o cientista marinho Arjun Chennu, do Centro Leibniz de Pesquisa Marinha Tropical, na Alemanha.
"Mas a libertação de oxigénio pelos tapetes bacterianos não acompanha, porque ela é limitada pela velocidade da difusão molecular. Essa desacoplagem sutil entre a libertação de oxigénio e a luz solar é o núcleo do mecanismo."
Os resultados foram incorporados a modelos globais de níveis de oxigénio. Com isso, o grupo observou que o alongamento dos dias se associava ao aumento do oxigénio na Terra - não apenas durante o Evento de Grande Oxidação, mas também em outra oxigenação atmosférica posterior, chamada Evento de Oxigenação Neoproterozoica, ocorrida há cerca de 550 a 800 milhões de anos.
"Nós unimos leis da física que operam em escalas muito diferentes, da difusão molecular à mecânica planetária. Mostramos que existe uma ligação fundamental entre a duração do dia e quanto oxigénio pode ser libertado por microrganismos que vivem no fundo", disse Chennu.
"É bastante empolgante. Dessa forma, ligamos a dança das moléculas no tapete microbiano à dança do nosso planeta e da sua Lua."
A pesquisa foi publicada na revista Geociência da Natureza.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em agosto de 2021.
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