Oamenii de știință ar fi putut interpreta greșit un indiciu vechi de 2 miliarde de ani despre Pământ

TTimp de decenii, geologii au interpretat o semnătură chimică bizară, conservată în roci vechi de 2 miliarde de ani, drept mărturia unei catastrofe planetare: momentul în care ciclul carbonului de pe întreaga Terra ar fi fost aruncat într-un haos profund. Un nou studiu condus de cercetători de la Caltech zdruncină însă această certitudine. Cel puțin într-unul dintre siturile de referință ale lumii, semnalul considerat global nu a fost provocat de o criză planetară, ci de procese locale petrecute într-un singur bazin sedimentar de numai câteva sute de kilometri pătrați.

Semnătura datează din perioada celei mai mari transformări chimice înregistrate vreodată la suprafața Pământului. Acum aproximativ 2,5 până la 2 miliarde de ani, oxigenul a început să se acumuleze în atmosferă. Schimbările declanșate atunci au contribuit, în cele din urmă, la apariția organismelor complexe, precum plantele și animalele, acum circa jumătate de miliard de ani.

Pe măsură ce nivelul oxigenului creștea pentru prima dată, sub fundul mării au fost îngropate cantități enorme de material microbian. Carbonul a rămas astfel închis în roci, iar îngroparea a lăsat în urmă semnătura izotopică neobișnuită care se află azi în centrul dezbaterii.

Doi martori geologici pentru o presupusă criză: Karelia și Gabon

Dovezile pentru interpretarea globală provin din carote, adică cilindri lungi de rocă solidă extrași de la mare adâncime. Carotele au fost recuperate din sedimente marine antice din Karelia, în Rusia, și din Bazinul Francevillian, în Gabon.

Izotopii sunt variante ale aceluiași atom care diferă doar prin greutate — în acest caz, carbon-12 (mai ușor) și carbon-13 (mai greu). Pentru că organismele vii preferă întotdeauna să consume atomii mai ușori, proporția dintre cele două forme devine o veritabilă amprentă biologică. Măsurat în carotele de foraj, acest raport le permite geologilor să citească trecutul planetei aproape la fel cum dendrologii descifrează inelele de creștere ale unui copac.

Un semnal de carbon neobișnuit, prezent atât în Formațiunea Zaonega din Karelia, cât și în rocile din Gabon, este cunoscut sub numele de evenimentul Shunga-Francevillian. Oamenii de știință l-au invocat adesea ca dovadă că Pământul a trecut printr-o perturbare globală majoră a ciclului carbonului, acum aproximativ 2 miliarde de ani.

„O dezbatere majoră se poartă în jurul unui semnal neobișnuit al izotopilor de carbon, interpretat adesea ca dovadă a unei schimbări de mediu la nivel mondial. Am studiat gazele captive în cavități microscopice din rocile Formațiunii Zaonega din Karelia, Rusia, unul dintre cele mai vechi câmpuri petroliere fosile cunoscute din lume. Am constatat că semnalul izotopilor de carbon de la acest sit-cheie poate fi explicat prin fenomene locale, petrecute într-un bazin sedimentar de câteva sute de kilometri pătrați, și nu la scara întregului glob”, a explicat Nivedita Thiagarajan, cercetătoare senior la Caltech, din laboratorul de geochimie condus de John Eiler.

Thiagarajan este autoarea principală a studiului, publicat recent în revista Geology. Lucrarea descrie cum au reconstituit cercetătorii succesiunea schimbărilor păstrate în rocile din Karelia după prima mare creștere a oxigenului atmosferic.

„Într-un fel, Pământul a «înnebunit» în perioada în care oxigenul a apărut în atmosferă. Încercăm să evaluăm cauzele și consecințele oxigenării Pământului. Informațiile acestea sunt arhivate în roci, așa că, pentru a afla ce s-a întâmplat, trebuie studiate rocile”, a explicat Aivo Lepland, cercetător la Serviciul Geologic al Norvegiei (NGU) din Trondheim și coautor al studiului.

Gaze închise în rocă de 2 miliarde de ani

Cercetătorii au vrut să privească evenimentul Shunga-Francevillian dintr-un alt unghi. Pentru asta, au analizat carote de foraj păstrate la NGU și s-au concentrat pe gazele sigilate în incluziuni fluide microscopice. Aceste incluziuni se găsesc în probe bogate în pirobitumen, provenite din Formațiunea Zaonega.

Formațiunea Zaonega a făcut cândva parte dintr-un bazin sedimentar marin. Pirobitumenul este o formă insolubilă de carbon organic. Se formează atunci când țițeiul îngropat sau kerogenul, o sursă de gaz natural, este supus unei încălziri intense, în adâncime. Vorbim despre un petrol primordial, format cu 1,5 miliarde de ani înainte de apariția primilor dinozauri sau a primelor plante pe uscat — generat exclusiv din mâlul și coloniile de microbi de pe fundul unui ocean preistoric.

Proiectul a prins contur după ce Lepland a venit la Caltech pentru un an sabatic. A adus cu el un set nou de măsurători izotopice ale gazelor captive în rocile din Zaonega, încă neinterpretate pe deplin.

Tocmai atunci, Thiagarajan și Eiler încheiaseră o cercetare despre măsurarea raporturilor izotopice din gazele naturale. Munca aceasta îi ajutase să construiască un cadru mai larg pentru a înțelege cum se formează gazul natural. Când cercetătorii și-au pus laolaltă expertiza și datele, a început să se contureze o altă explicație pentru semnăturile izotopice antice.

Ipoteza: magmă, metan și microbi

Scenariul propus de cercetători funcționează ca un cuptor geologic subteran. O masă de magmă incandescentă a străpuns straturile de mâl organic de pe fundul oceanului preistoric, „gătind” sedimentele la adâncime. Această încălzire forțată a eliberat hidrocarburi — în special metan și propan —, care au migrat în sus prin straturi până la coloniile de microbi de pe fundul mării. Hrănindu-se cu acest metan, microorganismele au generat o acumulare masivă de carbon ușor, dând naștere anomaliei chimice care i-a derutat pe geologi atâtea decenii.

Datele termice confirmă existența unui contrast extrem pe o distanță minusculă la scară geologică. În preajma intruziunii de magmă, roca atingea circa 350 de grade Celsius — o arșiță în care plumbul s-ar topi instantaneu. Însă la doar 300 de metri mai sus (o înălțime comparabilă cu Turnul Eiffel), unde asfaltul antic se revărsa pe fundul mării, temperatura scădea brusc la 72 de grade Celsius. Această prăpastie termică de aproape 280 de grade, concentrată pe o fâșie atât de îngustă de sedimente, confirmă că sursa reacțiilor a fost un focar local, nu o perturbare a întregului ocean planetar.

„Acest lanț de procese geologice și biologice poate explica semnalul neobișnuit al izotopilor de carbon înregistrat în Formațiunea Zaonega. A fost interesant să vedem că unele dintre semnăturile pe care le observăm în bazinele moderne de petrol și gaze apar și acolo, conservate în probe vechi de 2 miliarde de ani”, a spus Thiagarajan.

Cercetătorii subliniază că nu pot exclude complet contribuția altor procese. Chiar și așa, rezultatele lor indică faptul că anomalia izotopilor de carbon de la Zaonega a fost determinată în principal de evenimente din bazinul sedimentar local, mai degrabă decât de o perturbare globală.

Iar asta contează dincolo de un singur sit. „Pentru că Zaonega este un sit de referință pentru evenimentul Shunga-Francevillian, descoperirile noastre ridică întrebări importante: ar trebui oare considerat un eveniment la scară mondială?”, a spus Thiagarajan.

Următorul test: rocile din Gabon

Următorul pas este să se afle dacă aceeași explicație funcționează și pentru semnalul izotopic similar din Gabon.

Cercetătorii vor analiza probe colectate prin proiectul GOE-DEEP, cofinanțat de Programul Internațional de Foraj Științific Continental. Scopul este să verifice dacă procese geologice și biologice locale, asemănătoare celor identificate în Rusia, au modelat și înregistrarea geologică din Gabon.

„Acum putem cu adevărat să punem lucrurile cap la cap, făcând un studiu similar pe rocile din Gabon, ca să comparăm cele două situri. Așa avansează știința”, a spus Lepland.

În vara lui 2025, Lepland a petrecut patru luni în Gabon, unde a coordonat campania de foraj. Carotele extrase atunci au ajuns la NGU în februarie. Urmează să fie analizate mai târziu în acest an de o echipă internațională de cercetători din 18 țări. Dacă probele din Gabon vor confirma același mecanism, manualele de științe ale Pământului vor trebui revizuite. Ceea ce geologii au considerat timp de decenii a fi pulsul febril al unei planete întregi ar putea fi, în realitate, doar ecoul unor „bucătării” termale locale, ascunse sub apele unor oceane de mult dispărute.

Merită să știe și alții asta?

Votează dacă ți-a plăcut articolul.

DA NU