À procura da origem da vida: o papel crucial dos raios vulcânicos

O azoto (N) é um elemento essencial à vida. Uma vez que a maior parte do N está presa no dinitrogênio (N₂), uma molécula atmosférica muito estável e abundante, é necessário romper o N₂ para que possa ser utilizado pelos organismos vivos. Este processo de conversão do N₂ em formas de azoto assimiláveis é chamado de fixação de azoto.


Atualmente, quase toda a fixação do N é realizada por processos biológicos e antropogênicos. Contudo, na Terra primitiva, o N₂ teve que ser necessariamente fixado por processos abióticos para permitir o desenvolvimento da vida. Um dos mecanismos de fixação considerados para a Terra primitiva é o dos raios gerados nos penachos vulcânicos durante grandes erupções explosivas (ver foto 1). No entanto, apesar de estudos teóricos e experiências de laboratório convincentes, a análise dos registros geológicos até agora não tinha revelado nenhuma indicação de fixação substancial por esse mecanismo.

Uma equipe de pesquisadoras e pesquisadores do CNRS Terre & Univers conduziu um estudo em depósitos vulcânicos neógenos do Peru e da Turquia formados por erupções explosivas importantes (VEI>7, mais poderosas que as observadas nos últimos milênios). Os resultados permitiram descobrir nitratos em concentrações significativas.

A composição multi-isotópica desses nitratos (δ¹⁸O, Δ¹⁷O e δ¹⁵N) indica que eles são originários da oxidação de óxidos de azoto (NOx = NO, NO₂) pelo ozônio e, portanto, têm definitivamente uma origem atmosférica. A emissão direta de compostos azotados pelo vulcanismo sendo muito limitada, apenas os raios relacionados à erupção são capazes de produzir amplas quantidades de NOx a partir do N₂ atmosférico. O NOx assim produzido é então oxidado pelo ozônio da atmosfera para formar nitrato, que acaba sendo depositado e conservado em depósitos plinianos e ignimbritos (ver foto 2).

O estudo desses depósitos torna possível pela primeira vez uma estimativa quantitativa, de forma direta, da fixação de azoto por erupções explosivas. 10 a 100 Tg de azoto podem ser produzidos e concentrados localmente nos depósitos vulcânicos, representando uma fonte significativa de azoto assimilável pela vida nas proximidades. Na Terra primitiva, cuja atmosfera era desprovida de dióxido de oxigênio, o produto final dessa fixação de N provavelmente não era nitrato, mas formas mais reduzidas de azoto (p. ex., NH₃), que igualmente constituíam moléculas assimiláveis pelos seres vivos.


Referência:
A. Aroskay, E. Martin, S. Bekki, J.-L. Le Pennec, J. Savarino, A. Temel, N. Manrique, R. Aguilar, M. Rivera, H. Guillou, H. Balcone-Boissard, O. Phelip, S. Szopa (2024) Evidências geológicas de extensa fixação de N por raios vulcânicos durante erupções explosivas muito grandes. PNAS (121) https://doi.org/10.1073/pnas.2309131121