Kép jóváírása: NASA
Mivel két hajtógép a víz jeleit és az élet előfutárait súrolja a Marsot, a geokémikusok felfedezték a bizonyítékokat, hogy a Föld ősi óceánjai sokkal különböztek a mai időktől. A Science folyószámának ezen a héten kiadott kutatása új adatokat idéz elő, amelyek azt mutatják, hogy a Föld életét biztosító óceánok kevesebb oxigént tartalmaztak, mint a mai, és milliárd évig szinte lehetett volna oxigén nélkül, mint azt korábban gondoltam. Ezek a megállapítások megmagyarázhatják, hogy a komplex élet miért alig alakult milliárd évig a kialakulása után.
A Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF) finanszírozásával és a Rochesteri Egyetemmel kapcsolt tudósok úttörőként működtek egy új módszerrel, amely feltárja, hogy az óceáni oxigén hogyan változhatott globálisan. A legtöbb geológus egyetért azzal, hogy csaknem kétmilliárd évvel ezelőtt gyakorlatilag nem oldódott az óceánban az oxigén, és hogy az elmúlt fél milliárd év nagy részében oxigénben gazdagok voltak. De mindig rejtély volt a kettő között.
A geokémikusok kifejlesztettek módszereket az ősi oxigén jeleinek kimutatására bizonyos területeken, de a Föld óceánjainak egészében nem. A csapat módszerét azonban ki lehet vonni a világ minden óceánjának természetének megértésére.
"Ez a legjobb közvetlen bizonyíték arra, hogy a globális óceánok kevesebb oxigént tartalmaztak az idő alatt" - mondja Gail Arnold, a Rochesteri Egyetem földtudományi és környezettudományi doktorandusza és a kutatási cikk vezető szerzője.
Enriqueta Barrera, az NSF földtudományi osztályának programigazgatója hozzáteszi: „Ez a tanulmány egy új megközelítésen, a molibdén izotópok alkalmazásán alapszik, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meghatározzák az óceánok globális zavarát. Ezek az izotópok új ajtót nyitnak a geológiai nyilvántartásban időnként a oxigén-óceán körülményeinek feltárására. ”
Arnold megvizsgálta az Ausztrália északi részének szikláit, amelyek több mint egy milliárd évvel ezelőtt az óceán fenekén voltak, az ő és társszerzői, Jane Barling és Ariel Anbar által kifejlesztett új módszerrel. A korábbi kutatók több métert lefúrtak a sziklába és kipróbálták annak kémiai összetételét, megerősítve, hogy az óceánokkal kapcsolatos eredeti információkat biztonságosan megőrizte. A csoport tagjai ezeket a kőzeteket visszahozták laboratóriumaikba, ahol újonnan kifejlesztett technológiát alkalmaztak - egy többszörös gyűjtővel indukáltan kapcsolt plazma tömegspektrométert hívtak - a kőzetekben található molibdén izotópok megvizsgálására.
A molibdén elem a folyók lefolyása útján jut az óceánokba, feloldódik a tengervízben, és több százezer évig képes feloldódni. Azáltal, hogy oly hosszú ideig marad oldatban, a molibdén jól keveredik az óceánokban, kiváló globális mutatóvá téve azt. Ezután az óceánokból kétféle üledékbe távolítják el a tengerfenékről: a víz alatt fekvő, oxigénben gazdag és az oxigénszegény üledékekbe.
A miszturi Timothy Lyons társszerzővel együttműködve a Rochester csapata megvizsgálta a modern tengerfenék mintáit, ideértve a ritka helyeket is, amelyek ma oxigénszegények. Megtudták, hogy a molibdén izotópjainak kémiai viselkedése az üledékekben eltér a függő vizek oxigén mennyiségétől függően. Ennek eredményeként a globális óceánokban a molibdén izotópok kémiája attól függ, hogy mennyi tengervíz tartalmaz oxigénszegényt. Azt is felfedezték, hogy a bizonyos sziklák molibdénje rögzíti ezt az információt az ókori óceánokról. A modern mintákhoz képest az ausztráliai kőzetek molibdénkémiai mérései sokkal kevesebb oxigént tartalmazó óceánokra mutatnak.
Mennyivel kevesebb oxigén a kérdés. Egy oxigén óceánokkal teli világ súlyos következményekkel járhat az evolúcióra. Az eukarióták, a baktériumok kivételével az összes organizmust alkotó sejtek már 2,7 milliárd évvel ezelőtt jelennek meg a geológiai nyilvántartásban. De sok sejttel rendelkező eukarióták - a növények és állatok ősei - csak félmilliárd évvel ezelőtt jelentek meg, amikor az óceánok oxigénné váltak. Andrew Knoll, a Harvard Egyetem paleontológusával Anbar korábban kifejtette azt a hipotézist, miszerint az oxigén óceánok hosszabb időtartama lehet a kulcsa annak, hogy a bonyolultabb eukarióták alig keltették meg életüket, miközben termékeny baktérium-unokatestvéreik virágzottak. Arnold tanulmánya fontos lépés ennek a hipotézisnek a tesztelésében.
„Figyelemre méltó, hogy oly keveset tudunk saját bolygónk óceánjainak történetéről” - mondja Anbar. „Az, hogy van-e oxigén az óceánokban, egy egyszerű kémiai kérdés, amelyet Ön szerint könnyen megválaszolhat. Ez megmutatja, hogy milyen nehéz ugratni az információkat a rock-felvételről, és mennyit kell még tennünk, hogy megismerjük eredetünket. "
A következő lépés annak kiderítése, hogy az ókorban mennyi kevesebb oxigént tartalmazott az óceánokban. A tudósok azt tervezik, hogy folytatják a molibdénkémia tanulmányozását e kérdés megválaszolása érdekében, az NSF és a NASA, az eredeti munkát támogató ügynökségek folyamatos támogatásával. Az információ nemcsak rávilágít saját evolúciónkra, hanem segíthet megérteni azokat a feltételeket, amelyeket meg kell keresnünk, amikor a Földön kívüli életet keresünk.
Eredeti forrás: NSF sajtóközlemény
