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Os pesquisadores revelaram que a reação de Maillard, um processo químico comumente usado na culinária, também pode estar ocorrendo no fundo do oceano. O processo converte pequenas moléculas de carbono orgânico em moléculas maiores, levando à “preservação do carbono orgânico” no sedimento. Esta preservação desempenhou um papel crucial no aumento dos níveis de oxigénio e na redução do dióxido de carbono na atmosfera ao longo de milhões de anos, ajudando assim a criar as condições para a vida complexa na Terra.
A reação de Maillard, conhecida pelo seu papel no escurecimento dos alimentos, provavelmente também está acontecendo no fundo do oceano, contribuindo para a vida na Terra ao preservar o carbono orgânico. Pesquisadores da Universidade de Leeds descobriram que essa reação ajudou a aumentar o oxigênio e a reduzir os níveis de dióxido de carbono na atmosfera, criando condições para vida complexa. As conclusões também podem ter implicações na gestão das alterações climáticas.
- A reação de Maillard retém 4 milhões de toneladas de carbono orgânico por ano
- O processo ajudou a estabilizar as condições para a evolução da vida complexa
Um processo químico utilizado para dourar os alimentos para lhes conferir cheiro e sabor distintos está provavelmente a ocorrer nas profundezas dos oceanos, onde ajudou a criar as condições necessárias à vida.
Conhecida como reação de Maillard em homenagem ao cientista francês que a descobriu, o processo converte pequenas moléculas de carbono orgânico em moléculas maiores, conhecidas como polímeros. Na cozinha, a reação de Maillard é utilizada para criar sabores e aromas a partir de açúcares.
O impacto fundamental da reação de Maillard
Uma equipa de investigação liderada pela professora Caroline Peacock, da Universidade de Leeds, afirma que, no fundo do mar, a reacção de Maillard desempenhou um papel mais fundamental. Especificamente, contribuiu para aumentar os níveis de oxigénio e reduzir os níveis de dióxido de carbono na atmosfera, criando assim condições para o surgimento e prosperidade de formas de vida complexas na Terra.
Fonte de Carbono Orgânico
O carbono orgânico nos oceanos vem principalmente de organismos vivos microscópicos. Quando esses organismos morrem, eles afundam no fundo do mar e são consumidos por bactérias. O processo de decomposição utiliza oxigênio e libera dióxido de carbono no oceano, que eventualmente acaba na atmosfera.
Os cientistas acreditam que o ambiente próximo da costa é onde a maior parte do carbono orgânico está enterrada. Crédito: Universidade de Leeds
Preservação de Carbono Orgânico
Devido à reação de Maillard, moléculas menores são convertidas em moléculas maiores. Estas moléculas maiores são mais difíceis de serem decompostas pelos microrganismos e permanecem armazenadas nos sedimentos durante dezenas de milhares – senão milhões – de anos.
Os cientistas descrevem este fenômeno como a “preservação do carbono orgânico”.
Esse armazenamento ou preservação a longo prazo de carbono orgânico no fundo do mar teve consequências importantes para as condições que se desenvolveram na superfície da Terra. Limitou a libertação de dióxido de carbono, permitindo que mais oxigénio atingisse a atmosfera terrestre e limitou a variação no aquecimento da superfície terrestre ao longo dos últimos 400 milhões de anos a uma média de cerca de cinco graus. Celsius.
Dr. Crédito: Universidade de Leeds
‘Muito lento para ter qualquer impacto’
Oliver Moore, primeiro autor do estudo e pesquisador em Biogeoquímica na Escola de Terra e Meio Ambiente de Leeds, disse: “Foi sugerido na década de 1970 que a reação de Maillard poderia ocorrer em sedimentos marinhos, mas o processo foi considerado muito lento para impactar as condições que existem na Terra.
“As nossas experiências mostraram que na presença de elementos-chave, nomeadamente ferro e manganês, encontrados na água do mar, a taxa de reação aumenta dezenas de vezes.
“Ao longo da longa história da Terra, isto pode ter ajudado a criar as condições necessárias para que vida complexa habitasse a Terra.”
Análise e descobertas
Como parte do estudo, os cientistas modelaram a quantidade de carbono orgânico que ficou preso no fundo do mar devido à reação de Maillard. Eles estimam que isso resultou no bloqueio anual de cerca de 4 milhões de toneladas de carbono orgânico no fundo do mar. Esse é o peso equivalente a cerca de 50 Tower Bridges de Londres.
Para testar a sua teoria, os investigadores analisaram o que acontecia com compostos orgânicos simples quando misturados com diferentes formas de ferro e manganês em laboratório a 10 graus Celsius, a temperatura do fundo do mar.
A análise revelou que a “impressão digital química” das amostras de laboratório – que foram submetidas à reação de Maillard – correspondia às amostras de sedimentos retiradas de locais do fundo do mar em todo o mundo.
Colaboração com fonte de luz diamante
Essa análise de “impressão digital” foi realizada no Fonte de luz diamante em Oxfordshire, o síncrotron do Reino Unido que gera feixes intensos de energia luminosa para revelar a estrutura atômica das amostras.
Burkhard Kaulich, Cientista Principal da Linha de Luz de Microscopia de Varredura de Raios-X (I08-SXM) da Diamond Light Source, disse: “Nossa instrumentação avançada I08-SXM com sua alta estabilidade, energia e resolução óptica foi desenvolvida e otimizada para ajudar a investigar a química do carbono e as reações que ocorrem em sistemas ambientais.
“Estamos muito orgulhosos de poder contribuir para uma melhor compreensão dos processos químicos fundamentais envolvidos na criação de formas de vida complexas e do clima na Terra.”
Conclusão: Implicações e Direções Futuras
O professor Peacock, de Leeds, disse: “É imensamente emocionante descobrir que minerais reativos como os feitos de ferro e manganês no oceano têm sido fundamentais na criação das condições estáveis necessárias para a evolução da vida na Terra”.
As lições aprendidas com uma melhor compreensão dos processos geoquímicos da Terra poderiam ser utilizadas para aproveitar novas abordagens para enfrentar as alterações climáticas modernas.
James Bradley, cientista ambiental da Universidade Queen Mary de Londres e um dos autores do artigo, disse: “Compreender os processos complexos que afetam o destino do carbono orgânico que é depositado no fundo do mar é crucial para identificar como o clima da Terra muda. em resposta aos processos naturais e à atividade humana, e ajudando a humanidade a gerir melhor as alterações climáticas, uma vez que a aplicação e o sucesso a longo prazo das tecnologias de captura de carbono dependem do armazenamento do carbono em formas estáveis, em vez de serem transformados em dióxido de carbono.”
Referência: “Preservação de carbono orgânico a longo prazo melhorada por ferro e manganês” por Oliver W. Moore, Lisa Curti, Clare Woulds, James A. Bradley, Peyman Babakhani, Benjamin JW Mills, William B. Homoky, Ke-Qing Xiao, Andrew W. Bray, Ben J. Fisher, Majid Kazemian, Burkhard Kaulich, Andrew W. Dale e Caroline L. Peacock, 2 de agosto de 2023, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06325-9