Pesquisadores identificaram como níveis residuais de níquel e ureia impediram a acumulação de oxigênio na atmosfera da Terra por mais de um bilhão de anos. Seus experimentos mostram que esses compostos limitaram o crescimento de cianobactérias até que as condições mudassem, desencadeando o Grande Evento de Oxidação há cerca de 2,1 a 2,4 bilhões de anos. As descobertas oferecem insights sobre a química inicial da Terra e possíveis biossinaturas em outros planetas.
O Grande Evento de Oxidação (GOE), que ocorreu há aproximadamente 2,1 a 2,4 bilhões de anos, transformou a atmosfera da Terra ao permitir a acumulação de oxigênio e apoiar a vida complexa. No entanto, a fotossíntese oxigênica por cianobactérias havia evoluído centenas de milhões de anos antes, mas os níveis de oxigênio atmosférico permaneceram baixos por um período prolongado. Cientistas há muito se intrigavam com esse atraso, explorando fatores como emissões vulcânicas e sumidouros químicos, mas nenhum explicava completamente.
Uma equipe liderada pelo Dr. Dilan M. Ratnayake do Institute for Planetary Materials na Okayama University, Japão—agora no Department of Geology, University of Peradeniya, Sri Lanka—investigou o papel dos compostos residuais níquel e ureia no crescimento de cianobactérias. Colaboradores incluíram os Professores Ryoji Tanaka e Eizo Nakamura. Seu estudo, publicado em Communications Earth & Environment em 2025, recriou condições da Terra Arqueana de 4 a 2,5 bilhões de anos atrás por meio de experimentos de laboratório.
No primeiro experimento, misturas de amônio, cianeto e compostos de ferro foram expostas à luz UV-C, simulando radiação pré-camadas de ozônio, para testar a formação natural de ureia. O segundo envolveu o cultivo de cianobactérias (Synechococcus sp. PCC 7002) sob ciclos de luz variados com diferentes concentrações de níquel e ureia, medindo o crescimento via densidade óptica e níveis de clorofila-a.
Os resultados indicaram que altos níveis de níquel e ureia no Arqueano inicial restringiram as florações de cianobactérias, impedindo a liberação sustentada de oxigênio. Como explicou o Dr. Ratnayake, "O níquel tem uma relação complexa, mas fascinante, com a ureia em relação à sua formação, bem como ao seu consumo biológico, enquanto a disponibilidade desses em concentrações mais baixas pode levar à proliferação de cianobactérias." A queda do níquel e a estabilização da ureia permitiram que as cianobactérias prosperassem, impulsionando a acumulação de oxigênio e o GOE.
O Dr. Ratnayake observou implicações mais amplas: "Gerar oxigênio seria um desafio massivo se algum dia colonizarmos outro planeta. Portanto, buscamos entender como um micróbio minúsculo, as cianobactérias, foi capaz de alterar as condições da Terra para torná-las adequadas à evolução da vida complexa, incluindo a nossa." Ele acrescentou, "Se pudermos entender claramente os mecanismos para aumentar o conteúdo de oxigênio atmosférico, isso lançará luz sobre a detecção de biossinaturas em outros planetas. As descobertas demonstram que a interação entre compostos inorgânicos e orgânicos desempenhou papéis cruciais nas mudanças ambientais da Terra, aprofundando nossa compreensão da evolução do oxigênio na Terra e, portanto, da vida nela."
Esses insights podem informar missões de retorno de amostras de Marte e a busca por vida em exoplanetas ao destacar como equilíbrios químicos influenciam a oxigenação.