I colpi di fosforo idrotermale vulcanico favorirono l’ossidazione degli oceani durante la fosfogenesi ediacariana nel Sud della Cina

Mari antichi e l’aria che respiriamo

Oggi l’ossigeno nella nostra aria sostiene silenziosamente ogni respiro che facciamo, ma più di 600 milioni di anni fa gli oceani della Terra stavano solo iniziando a rendere possibile quella trasformazione. Questo studio esamina rocce del Sud della Cina per porre una domanda ampia: in che modo i nutrienti nei mari antichi, forniti in parte dai vulcani, contribuirono a far passare la Terra da un mondo a basso contenuto di ossigeno a uno capace di sostenere animali complessi?

Indizi racchiusi nelle rocce ricche di fosfato

I ricercatori si sono concentrati sui fosforiti, rocce ricche del nutriente fosforo, conservate nella Formazione Doushantuo dell’Ediacariano in un sito chiamato Longxi nel Sud della Cina. Il fosforo è un ingrediente chiave per la vita e spesso limita la quantità di microflora fotosintetica che l’oceano può sostenere. Esaminando le trame delle rocce al microscopio e misurando la chimica di 63 campioni, hanno ricostruito come questi fosforiti si siano formati in un mare poco profondo ma in qualche modo ristretto che si trovava al margine del blocco continentale paleozoico dello Yangtze.

I vulcani come fornitori di nutrienti

Diversi elementi di prova indicano un ruolo importante dell’attività vulcanica e idrotermale nell’apportare fosforo a questi mari, oltre al normale apporto fluviale dalla terraferma. Le rocce contengono schegge di vetro vulcanico, rapporti insolitamente alti di uranio rispetto al torio e schemi di elementi delle terre rare tipici di fluidi che circolano attraverso rocce calde del fondale. Rapporti elevati di silice rispetto ad alluminio suggeriscono inoltre che gran parte del materiale disciolto non proveniva dalle comuni argille lavate dai continenti. Calcoli di bilancio di massa indicano che l’alterazione ordinaria da sola non avrebbe potuto fornire abbastanza fosforo con la rapidità necessaria per costruire gli spessi strati di fosforite osservati, mentre impulsi brevi e intensi da sistemi vulcanico‑idrotermali avrebbero potuto farlo.

Tre fasi in un fondale in trasformazione

Le trame delle rocce e le impronte chimiche rivelano che la formazione dei fosforiti a Longxi si è svolta in tre fasi principali. Prima, durante una fase idrotermale e riducente, fluidi ricchi di fosforo di origine vulcanica entrarono in acque di fondo in gran parte a basso contenuto di ossigeno e precipitarono minerali fosfatici inorganici sostenendo al contempo fioriture di cianobatteri e alghe. Seguí una fase episodica di concentrazione, quando variazioni del livello del mare e la crescita del minerale dolomite aiutarono a focalizzare e fissare il fosforo. Man mano che il magnesio veniva incorporato nella dolomite in formazione, divenne più facile per l’apatite, il principale minerale fosfatico, cristallizzarsi all’interno di bande alternate di dolostone e fosforite. Infine, in una fase di riaricchimento, la colonna d’acqua divenne più ossigenata, le comunità microbiche continuarono a intrappolare e trasformare il fosforo e strutture microbiche distintive come oncoidi e reti filamentose crebbero all’interno dei depositi.

Oceani che guadagnano respiro

I traccianti chimici sensibili ai livelli di ossigeno, inclusi schemi di elementi delle terre rare, rapporti di metalli-traccia e la presenza o assenza di diverse forme di pirite, mostrano uno spostamento da condizioni del fondale più riducenti nelle rocce più antiche a condizioni più ossidanti nei successivi fosforiti microbici. Questo corrisponde a evidenze provenienti da altre regioni che indicano che gli oceani ediacariani sperimentarono impulsi di aumento dell’ossigeno. Lo studio suggerisce che raffiche di fosforo provenienti da sistemi vulcanico‑idrotermali sollevarono temporaneamente i limiti nutritivi, aumentando la produttività marina e contribuendo a guidare episodi di ossigenazione locale degli oceani, sebbene gran parte della materia organica prodotta fosse ancora rapidamente riciclata.

Perché questa storia antica ci riguarda oggi

Collegando attività vulcanica, fornitura di nutrienti, crescita microbica e mutamenti dei livelli di ossigeno, il lavoro dipinge il quadro di un sistema Terra strettamente interconnesso durante l’Ediacariano. Invece di una crescita lenta e uniforme dell’ossigeno, gli oceani sembrano aver risposto a brevi impulsi di fosforo che hanno scatenato esplosioni locali di produttività e ossigenazione. Questi eventi, registrati nelle fosforiti di Longxi, probabilmente contribuirono a creare oceani più respirabili che poi permisero agli animali grandi e complessi di prosperare, offrendo una prospettiva più profonda su come i processi geologici possano preparare il terreno per l’innovazione biologica.

Citazione: Han, C., Li, Q., Han, Y. et al. Volcano-hydrothermal phosphorus pulses fostered ocean oxidation during Ediacaran phosphogenesis in South China. Commun Earth Environ 7, 420 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03422-1

Parole chiave: ciclo del fosforo, oceano ediacariano, attività idrotermale vulcanica, ossigenazione oceanica, depositi di fosforite