Desde que se formou, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, a rotação da Terra tem vindo a abrandar de forma gradual - e, por causa disso, a duração dos dias tem aumentado ao longo do tempo.
À escala da vida humana, este abrandamento não se nota. Ainda assim, ao longo de eras geológicas é suficiente para provocar mudanças importantes. Uma dessas alterações pode ser das mais decisivas para nós: de acordo com um estudo de 2021, dias mais longos estão associados à oxigenação da atmosfera terrestre.
Em concreto, as algas azul‑esverdeadas (ou cianobactérias), que surgiram e se disseminaram há cerca de 2,4 mil milhões de anos, teriam conseguido produzir mais oxigénio como subproduto metabólico porque os dias foram ficando mais longos.
"Uma questão persistente nas ciências da Terra tem sido como é que a atmosfera da Terra ganhou o seu oxigénio, e que factores controlaram quando é que esta oxigenação ocorreu", explicou em 2021 o microbiologista Gregory Dick, da Universidade do Michigan.
"A nossa investigação sugere que a velocidade a que a Terra gira - por outras palavras, a duração do dia - pode ter tido um efeito importante no padrão e no calendário da oxigenação da Terra."
Rotação da Terra: por que razão os dias ficam mais longos
Esta história assenta em dois grandes elementos que, à primeira vista, parecem pouco relacionados. O primeiro é que a Terra está a rodar cada vez mais devagar.
A explicação para essa desaceleração prende-se com a força gravitacional da Lua sobre o planeta. Como a Lua se vai afastando gradualmente, esse "puxão" contribui para uma desaceleração da rotação terrestre.
O registo fóssil indica que, há 1,4 mil milhões de anos, um dia tinha apenas 18 horas. E, há 70 milhões de anos, os dias eram meia hora mais curtos do que são hoje. As evidências apontam para que estejamos a ganhar 1,8 milissegundos por século.
Grande Evento de Oxidação e o papel das cianobactérias
O segundo elemento é o chamado Grande Evento de Oxidação - a fase em que as cianobactérias se tornaram tão abundantes que a atmosfera da Terra registou uma subida acentuada e significativa de oxigénio.
Sem esta oxidação, os cientistas consideram improvável que a vida tal como a conhecemos tivesse chegado a existir. Assim, por muito que as cianobactérias sejam hoje encaradas com desconfiança por alguns, é provável que não estivéssemos aqui sem elas.
Apesar disso, continua a haver muitas lacunas sobre este episódio, incluindo a pergunta central: por que motivo aconteceu quando aconteceu e não mais cedo na história do planeta?
Do Lago Huron ao laboratório: o que acontece numa esteira microbiana
Foram investigadores a trabalhar directamente com micróbios cianobacterianos que conseguiram ligar os pontos. No sumidouro de Middle Island, no Lago Huron, existem esteiras microbianas que se pensa serem um análogo das cianobactérias responsáveis pelo Grande Evento de Oxidação.
No fundo do lago, cianobactérias roxas que produzem oxigénio por fotossíntese e micróbios brancos que metabolizam enxofre competem dentro da mesma esteira microbiana.
Durante a noite, os micróbios brancos sobem à superfície da esteira e dedicam-se a consumir enxofre. Quando o dia nasce e o Sol sobe o suficiente no céu, os micróbios brancos recuam e as cianobactérias roxas passam para a camada superior.
"Agora podem começar a fazer fotossíntese e a produzir oxigénio", afirmou a geomicrobióloga Judith Klatt, do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha, na Alemanha.
"No entanto, demoram algumas horas até arrancarem a sério; há um longo atraso de manhã. As cianobactérias parecem ser mais de acordar tarde do que pessoas de manhã."
Isto faz com que a janela de tempo durante o dia em que as cianobactérias conseguem libertar oxigénio seja muito estreita - e foi este detalhe que chamou a atenção do oceanógrafo Brian Arbic, da Universidade do Michigan. Ele questionou se as mudanças na duração do dia ao longo da história da Terra teriam influenciado a fotossíntese.
"É possível que um tipo semelhante de competição entre micróbios tenha contribuído para o atraso na produção de oxigénio na Terra primitiva", explicou Klatt.
Para testar esta hipótese, a equipa realizou experiências e medições com os micróbios, tanto no ambiente natural como em laboratório. Depois, com base nesses resultados, fizeram estudos de modelação detalhados para relacionar a luz solar com a produção microbiana de oxigénio - e, por sua vez, ligar essa produção à história da Terra.
"A intuição sugere que dois dias de 12 horas deveriam ser semelhantes a um dia de 24 horas. A luz do Sol sobe e desce duas vezes mais depressa, e a produção de oxigénio acompanha isso passo a passo", explicou o cientista marinho Arjun Chennu, do Centro Leibniz de Investigação Marinha Tropical, na Alemanha.
"Mas a libertação de oxigénio a partir de esteiras bacterianas não acompanha, porque é limitada pela velocidade da difusão molecular. Este desacoplamento subtil entre a libertação de oxigénio e a luz solar está no cerne do mecanismo."
Modelos globais: dois episódios de oxigenação e a duração do dia
Os resultados foram integrados em modelos globais dos níveis de oxigénio, e a equipa concluiu que o alongamento dos dias estava associado ao aumento de oxigénio na Terra - não apenas no Grande Evento de Oxidação, mas também num segundo aumento atmosférico, o Evento de Oxigenação Neoproterozoica, ocorrido há cerca de 550 a 800 milhões de anos.
"Ligamos leis da física que operam a escalas extremamente diferentes, desde a difusão molecular até à mecânica planetária. Mostramos que existe uma ligação fundamental entre a duração do dia e a quantidade de oxigénio que pode ser libertada por micróbios que vivem no solo", disse Chennu.
"É bastante entusiasmante. Desta forma, ligamos a dança das moléculas na esteira microbiana à dança do nosso planeta e da sua Lua."
A investigação foi publicada na revista Nature Geociência.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em Agosto de 2021.
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