Breve storia della Terra

La Catastrofe dell’Ossigeno

Il primo eone dopo l’Adeano è denominato Archeano (da αρχή, arkhē, ‘inizio’, ‘origine’) e si fa iniziare convenzionalmente intorno ai 4 miliardi di anni fa.
Infatti i primi ritrovamenti di strutture fossili che possono essere messe in correlazione con la presenza di forme viventi sono datati intorno ai 3.8 miliardi di anni fa. Stiamo parlando delle stromatoliti (da στρώμα, strōma, tappeto, coperta e λὶθος, lìthos, pietra), cioè dei calcari sedimentari che si sono formati dalla fossilizzazione di strati di materiale organico di carattere mucillaginoso prodotto dai primi batteri che abitavano le acque primordiali, rivestendone i fondali.
Probabilmente la struttura di questi primi batteri era estremamente semplice, ma una cosa sembra certa. Essi erano quasi esclusivamente dei cianobatteri (o, più precisamente, la versione di 4 miliardi di anni fa di quelli che oggi chiamiamo “cianobatteri”). Si trattava cioè di batteri in grado di espletare internamente la fotosintesi e estrarre energia direttamente dalla luce solare.
L’atmosfera dell’epoca, infatti, era pressoché priva di ossigeno, dal momento che questo elemento, essendo particolarmente reattivo, si trovava prevalentemente legato o all’idrogeno, per formare acqua, o al carbonio, per formare anidride carbonica, o ad altri elementi, per costituire vari minerali presenti nella crosta terrestre.
In un ambiente in cui la radiazione solare arrivava non filtrata e senza problemi ossidativi data l’assenza di ossigeno, per un periodo che si estese fino a 2 miliardi e mezzo di anni fa, i cianobatteri prosperarono sulla superficie della Terra fino all’inizio dell’eone Proterozoico.
Utilizzando l’energia solare, la fotosintesi permetteva ai cianobatteri di ricombinare acqua e anidride carbonica in molecole organiche più complesse, come zuccheri e proteine, e produceva come materiale di scarto dell’ossigeno, che veniva liberato nell’ambiente.
Inizialmente questo ossigeno fu assorbito dal ferro dando origine ai minerali di ematite e magnetite, ma dopo un certo tempo esso iniziò ad accumularsi nell’atmosfera.
All’alba dell’età Sideriana, i cianobatteri avevano avuto un impatto profondissimo sull’ambiente esterno e la quantità di ossigeno presente nell’atmosfera fu causa di quello che viene oggi denominato Grande Evento Ossidativo.
Oggi siamo abituati a considerare l’ossigeno un elemento indispensabile alla vita, ma allora la sua presenza in forma gassosa ebbe effetti devastanti. Gli organismi attuali, essendosi evoluti in un ambiente ricco di ossigeno, posseggono meccanismi che ne controllano la tendenza ad aggredire le molecole e ad ossidarle.
Per esempio, nell’articolo Sguardi Magnetici avevamo visto come l’enzima superossido dismutasi permetta agli organismi di controllare gli effetti del superossido nei tessuti.
Le forme di vita presenti nell’Archeano, ovviamente, non avevano potuto evolvere nessun meccanismo difensivo, e furono quindi vittima di un vero e proprio avvelenamento da ossigeno.
Come se non bastasse, l’ossigeno atmosferico causò una drastica diminuzione del metano atmosferico che si ossidò producendo anidride carbonica e acqua. La sostituzione di un forte gas serra, come il metano, con uno più debole, come l’anidride carbonica, provocò un primo abbassamento della temperatura globale.
L’anidride carbonica, a sua volta, veniva poi assorbita dai mari in cui contribuiva alla sedimentazione del basalto proveniente dal mantello terrestre, lasciando l’atmosfera sempre più permeabile alla dispersione del calore.
Si innescò un circolo vizioso in cui l’abbassamento della temperatura dovuto alla diminuzione dell’effetto serra provocò la glaciazione delle calotte polari che aumentarono la riflessione dell’energia nello spazio con conseguente ulteriore abbassamento della temperatura. L’esito di questo processo fu la prima grande glaciazione, la Glaciazione Uroniana, che trasformò, per 300 milioni di anni, il pianeta nella cosiddetta Terra a Palla di Neve.
La vita come si era evoluta fino ad allora fu quasi completamente spazzata via, ma, al disgelo, essa riprese il suo percorso, evolvendosi adesso in un ambiente che oggi riconosceremmo come realmente “adatto alla vita”.