Föld. Kép jóváírása: NASA Kattintson a nagyításhoz
A Földön az élet története szorosan kapcsolódik az oxigénnek a légkörben történő megjelenéséhez. A jelenlegi tudományos konszenzus szerint az oxigén jelentős mennyisége először a Föld légkörében jelent meg körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt, a légköri oxigén második nagy növekedése pedig jóval később, talán körülbelül 600 millió évvel ezelőtt történt.
A Marylandi Egyetem geológusainak új eredményei azonban azt sugallják, hogy a légköri oxigén második ugrása valójában sokkal korábban kezdődött meg, és fokozatosan történt, mint azt korábban gondoltuk. Az eredményeket a Marylandben kifejlesztett új eszköz segítségével lehetett nyomon követni a mikrobiális élet megfigyelésére az ősi környezetben. A Nemzeti Tudományos Alapítvány és a NASA által finanszírozott munka megjelenik a Science december 2-i számában.
A diplomás kutató, David Johnston, a kutató tudós, Boswell Wing és a Marylandi Egyetem geológiai tanszékének és a Föld Rendszertudományi Interdiszciplináris Központjának munkatársai egy olyan nemzetközi kutatói csoportot vezettek, amely a ritka kénizotóp (33S) nagy pontosságú méréseit alkalmazta az ősi tengeri hajó meghatározására. A ként aránytalan prokariótákként ismert mikrobák szinte 500 millió évvel korábban széles körben aktívak voltak, mint azt korábban gondoltuk.
Az ilyen kén-aránytalan baktériumok által használt közbenső kénvegyületek a szulfid-ásványok oxigéngáznak való kitettségével képződnek. Így az ilyen típusú baktériumok széles körű aktivitásának bizonyítékait a tudósok úgy értelmezték, mint a megnövekedett légköri oxigéntartalom bizonyítékát.
"Ezek a mérések azt sugallják, hogy a kénvegyület aránytalansága [1,3 millió évvel ezelőtt] volt a kénciklus aktív része, és hogy a Föld fokozatos felületi oxigénellátása jellemezte a [középső proterozoikumot]" - írják a szerzők.
A proterozoikum az a korszak a Föld történetében, körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt és 545 millió évvel ezelőtt.
"Az eredmények azt is bizonyítják, hogy az új, 33S-alapú kutatási módszer felhasználható a mikrobiális élet jelenlétének és jellegének egyedülálló nyomon követésére az ősi környezetben, és bepillantást nyújt a működés során bekövetkező evolúcióba" - mondta Johnston. "Ez a megközelítés jelentős új eszközt jelent a Földön és azon túl a korai élet asztrobiológiai kutatásában."
A levegő, amelyet lélegzünk
Amikor a bolygónk körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki, a Földön gyakorlatilag az összes oxigén kémiailag kötött más elemekhez. Szilárd vegyületekben, például kvarcban és más szilikát ásványokban, folyékony vegyületekben, például vízben, és gáznemű vegyületekben, például kén-dioxidban és szén-dioxidban volt. A szabad oxigén - a gáz, amely lehetővé teszi számunkra, hogy lélegezzen, és amely nélkülözhetetlen az előrehaladott élethez - gyakorlatilag nem létezett.
A tudósok régóta gondolták, hogy az oxigénnek a légkörben való megjelenését két különálló ugrás jellemezte az oxigén szintjében. Az utóbbi években a kutatók a Marylandi Egyetem geológusának, James Farquharnak és Maryland munkatársainak kifejlesztett módszerét használják annak meghatározására, hogy jelentős mennyiségű oxigén először jelent meg a Föld légkörében körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt. Ezt a növekedést néha „nagy oxidációs eseménynek” is nevezik, ez a növekedés a proterozoikum periódusának kezdete.
Általános tudományos konszenzus azt is megállapította, hogy a légköri oxigén második legnagyobb növekedése körülbelül 600 millió évvel ezelőtt történt, az oxigén akkori szintjéhez közel a modern szintre emelkedett. A többsejtű állatok bizonyítékai először a geológiában jelennek meg ebben az időben.
"Sok vita folyt arról, hogy a légköri oxigén második fő növekedése gyors és lépésről lépésre volt-e, vagy lassú és progresszív" - mondta Wing. "Eredményeink alátámasztják azt az elképzelést, hogy a második emelkedés progresszív volt, és kb. 1,3 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, nem pedig 0,6 milliárd évvel ezelőtt."
Johnston mellett a Wing Maryland társszerzői a december 2-i cikkben James Farquhar és Jay Kaufman geológiai kollégák is. Csoportjuk a kénizotópok és a Föld légkörének fejlődése közötti kapcsolatok dokumentálására szolgál a terepkutatás, a kőzetminták laboratóriumi elemzése, a geokémiai modellek, a kéntartalmú gázokkal végzett fotokémiai kísérletek és a mikrobiális kísérletek kombinációja révén.
„Aktív mikrobiális kén-aránytalanság a mezoproterozoikában”, David T. Johnston, Boswell A. Wing, James Farquhar és Alan J. Kaufman, Marylandi Egyetem; Harald Strauss, egyetemi tanár; Timothy W. Lyons, Kaliforniai Egyetem, Riverside; Linda C. Kah, a Tennessee-i Egyetem; Donald E. Canfield, Dél-dán Egyetem: Tudomány, 2005. december 2.
Eredeti forrás: UM sajtóközlemény
