Az elmúlt években az exoplanet felfedezéseinek robbanása történt. Ezeknek a világoknak egy része abban található, amit „lakható zónának” tartunk, legalább az előzetes megfigyelések során. De hányan élnek életfenntartó, oxigénben gazdag légkörben ugyanabban az irányban, mint a Földé?
Egy új tanulmány azt sugallja, hogy a lélegző légkör nem lehet olyan ritka, mint azt gondoltuk egy olyan bolygón, mint a Föld.
A Föld hosszú időbe telt ahhoz, hogy kifejlessze az oxigénnel kezelt légkört, amelyet most élvezünk. Körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt bolygónk sokkal kevesebb oxigént tartalmazott a légkörében és az óceánokban. Mindez megváltozott, amikor jelentős oxigénellátási esemény zajlott; az első három, amelyek alakították a Földet.
A Föld oxigénellátásának háromlépcsős modelljét meglehetősen széles körben megértik és elfogadják, bár nem viták nélkül. A modell három fő változást vázol fel a Föld történetében, mindegyik lényegesen megváltoztatja a Föld légkörét azáltal, hogy több oxigént ad hozzá.
A három esemény a következő volt:
- A nagy oxidációs esemény körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt történt a paleoproterozoikus korban. Ebben az esetben az óceánokban és a légkörben biológiailag előállított oxigén halmozódik fel, amely valószínűleg a kezdeti tömegpusztuláshoz vezet.
- A neoproterozoikus oxigénképződés drámai emelkedést mutatott az oxigén szintjén, és kb. 540 millió évvel ezelőtt megelőzte a kambriumi robbanást.
- A paleozoikus oxigénképződési esemény körülbelül 400 millió évvel ezelőtt történt, és az oxigén elérte a jelenlegi szintjét, körülbelül 21% -át.
A Föld oxigénellátásának története bonyolult. Ez nem egy lineáris progresszió volt. Eleinte az oxigént hulladékként melléktermékként termelték életformák, és ennek nagy részét felszívta a földkéreg. Az oxigén nagyon reaktív, és mindenféle vegyületet képez más elemekkel, és rögzül a kéregben. Különösen vasgal reagált, és a földtani nyilvántartásban vas-oxidot állított elő, amely az egyik legjobb mutatója annak, amikor az oxigén bejutott a légkörbe.
Ennek a modellnek azonban sok vita van. A modell egyik megértése szerint az óceánban a fotoszintetikus baktériumok előállították a korai oxigén nagy részét. Aztán a szárazföldi bolygók több száz millió évvel később jöttek, és ismét megemelték az oxigénszintet. Bizonyítékok vannak arra is, hogy a lemeztektonika és a hatalmas vulkáni kitörések szerepet játszottak.
Az új tanulmány szerzőinek egy cikke szerint ez a modell azt sugallja, hogy bizonyos fokú szerencsére van szükség az oxigénben gazdag világ megteremtéséhez. "Ha egy vulkánkitörés nem történt volna meg, vagy egy bizonyos típusú szervezet nem fejlődött volna ki, akkor az oxigén alacsony szinten állhatott le" - mondja.
De talán nem erről van szó.
Új tanulmányukat „A földi lépcsőzetes oxigénellátás a globális biogeokémiai ciklus szerves tulajdonsága” címen látják el, és itt kulcsfontosságú az „eredendő” szó. A szerzők azt mondják, hogy ha egyszer volt a megfelelő mikrobák és a lemeztektonika, amelyeket mindkettő 3 milliárd évvel ezelőtt létrehozott, csak idő kérdése volt, hogy elértük-e a mostani oxigénszintet. Függetlenül a vulkánoktól és a szárazföldi növényektől.
“Ez a kutatás valóban megvizsgálja annak megértését, hogy a Föld hogyan lett oxigénben gazdag, és így képes-e támogatni az intelligens életet.“
Lewis Alcott, a Leeds Egyetem Földfelszíni Tudományos Intézetének vezető szerzője.
A tanulmány szerint a külső erők helyett „a belső visszacsatolások sorozata a globális foszfor-, szén- és oxigénciklusokból” vezette a Föld oxigénellátását. Valójában ezek a ciklusok „ugyanazt a háromlépcsős mintát hoznák létre, amelyet a geológiai nyilvántartásban megfigyeltek”.
Mindez a papírról szól: "Megállapítottuk, hogy a Föld oxigénellátási eseményei teljes mértékben összhangban állnak a bolygó felületének fokozatos oxigénellátásával az oxigén fotoszintézis fejlődése után."
De hogyan jutottak erre a következtetésre?
A kutatók az Egyesült Királyságban a Leeds University-ből származnak. A fő szerző Lewis J. Alcott, a Földfelszíni Tudományos Intézet doktori hallgatója. Alcott és a többi kutató a tengeri biogeokémia jól megalapozott modelljével dolgozott és módosította azt. Ezt a modellt a Föld egész története során áttekintették, és úgy találták, hogy önmagában hozza létre a három fő oxigénellátási eseményt.
Alcott sajtóközleményében elmondta: "Ez a kutatás valóban megvizsgálja megértésünket, hogy a Föld hogyan lett oxigénben gazdag, és így képes-e támogatni az intelligens életet".
A Föld oxigénellátásának története mögött domináló gondolkodásmód néhány eseménykategóriára épül, hogy megmagyarázza. Az egyik az oxigént termelő életformák jelentős evolúciós fejleményei. Alapvetően „biológiai forradalmak”, ahol az életformák fokozatosan összetettebbé váltak, és oxigénben gazdag környezetet teremtettek. A második kategória a tektonikus fordulatok: a tektonikus aktivitás drámai és különleges növekedése, beleértve a jelentős vulkáni aktivitást, amely megváltoztatta a kéreg és magasabb oxigénszintet eredményezett.
Sok vita folyt mind a két széles kategória pontos természetével kapcsolatban, ám ez az új tanulmány még inkább átgondolja a tudósokat. Ahelyett, hogy a földrajzi nyilvántartásban pontosan meghatározható „lépésenkénti” eseményekre támaszkodna, hogy megmagyarázzák az oxigénellátást, az új tanulmány a foszfor, a szén és az oxigén közötti visszacsatolási ciklusokra utal.
A tanulmány azt is sugallja, hogy az oxigénellátás elkerülhetetlen.
A tanulmány társszerzője, Simon Poulton professzor, szintén a Leedsi Föld- és Környezettudományi Iskolából, elmondta: „Modellünk szerint a Föld oxigénellátása olyan szintre, amely fenntarthatja az összetett életet, elkerülhetetlen volt, mihelyt az oxigént termelő mikrobák fejlődtek. ”
Az új modell középpontjában a tengeri foszfor ciklus áll. Modelleik ugyanazt a háromlépcsős oxigénképzési mintát állították elő, amelyet a Föld tapasztalt, amikor kizárólag a redukció és az oxidáló felület közötti fokozatos elmozdulás hajtja az idő múlásával. Az átmeneteket az határozza meg, hogy a tengeri foszfor ciklus hogyan reagál a változó oxigénszintekre, és hogy ez hogyan befolyásolja a foszfort igénylő fotoszintézist. "
„Munkánk azt mutatja, hogy a globális foszfor-, szén- és oxigénciklusok közötti kapcsolat alapvető fontosságú a Föld oxigénellátási történetének megértésében. Ez elősegítheti nekünk, hogy jobban megértsük, hogyan válhat életbe a saját bolygónkon kívüli bolygó ”- mondta Dr. Benjamin Mills vezető szerző.
Tehát még van remény ezeknek az exoplaneteknek a számára.
Ez a tanulmány nem lesz a végső szó az ügyben. De érdekes eredmény, és ha feláll a további tudományos vizsgálatokra, akkor befolyásolhatja azt is, hogyan jellemezzük a már talált exoplanetokat, és a több ezerre, amit a TESS-sel és más jövőbeli bolygómegfigyelő távcsövekkel találunk.
Több:
- Sajtóközlemény: Új élet belélegzése a Föld oxigén vitájába
- Kutatási cikk: A Föld fokozatos oxigénellátása a globális biogeokémiai ciklus szerves tulajdonsága
- Cikk: A lélegző légkör gyakoribb lehet az univerzumban, mint gondoltuk
- Kutatási cikk (2014): Az oxigén növekedése a Föld korai óceánjában és a légkörben
