Milliárd évvel ezelőtt a Föld környezete nagyon különbözött a mai környezetétől. Alapvetően bolygónk elsődleges légköre mérgező volt az életre, amint azt ismertük, amely szén-dioxidból, nitrogénből és más gázokból áll. Ugyanakkor a paleoproterozoikus korban (2,5–1,6 milliárd évvel ezelőtt) drámai változás történt, amikor az oxigén bejutni kezdett a légkörbe - a nagy oxidációs esemény (GOE) néven ismert.
A közelmúltban a tudósok nem voltak biztosak abban, hogy ez az esemény - amelyet a légkört megváltoztató fotoszintézis baktériumok eredményei - gyorsan bekövetkezett-e vagy sem. A nemzetközi tudósok egy közelmúltbeli tanulmánya szerint azonban ez az esemény sokkal gyorsabb volt, mint azt korábban gondoltam. Az újonnan felfedezett geológiai bizonyítékok alapján a csoport arra a következtetésre jutott, hogy az oxigén légkörbe juttatása „inkább egy tűzoltó tömlő”, mint cseppek.
A „Kétmilliárd éves evaporitok elfogják a Föld nagy oxidációját” című tanulmány a közelmúltban jelent meg a folyóiratban Tudomány. Clara Blättler, a Princeton Földtudományi Tanszékének posztdoktori kutató munkatársa vezetésében a csoport tagjai a Kék Márvány Űrtudományi Intézet, a Karéliai Tudományos Központ, a Brit Geológiai Szolgálat, a norvégiai geológiai szolgálat és több egyetem tagjai is voltak. .
Röviden: a nagy oxigénképződési esemény körülbelül 2,45 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, a Proterozoik eon elején. Úgy gondolják, hogy ez a folyamat cianobaktériumok eredményeként lassan metabolizálja a szén-dioxidot (CO2) és előállítja az oxigéngázt, amely jelenleg légkörünk kb. 20% -át teszi ki. A tudósok azonban egészen a közelmúltig nem tudtak sokat akadályozni ebben az időszakban.
Szerencsére a norvég geológiai szolgálatból származó geológusok egy csoportja - az oroszországi Petrozavodszki Karéliai Kutatóközponttal együttműködve - a közelmúltban visszanyert oroszországi tartósított kristályos sók mintáit, amelyek erre az időszakra keltenek. Az oroszországi északnyugati részén található karéliai 1,9 km mély (1,2 mérföld) lyukból nyerték ki őket a Onega-tó nyugati partján fekvő Onega Parametric Hole (OPH) fúróhelyről.
Ezek a sókristályok, amelyek körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, az ősi tengervíz elpárologtatásának eredményei. Ezeknek a mintáknak a segítségével Blättler és csapata megtanulhatott az óceánok összetételéről és a földön a GOE ideje alatt fennálló légkörről. A kezdőknek a csapat megállapította, hogy meglepően nagy mennyiségű szulfátot tartalmaznak, ami a tengervíz oxigénnel történő reakciójának eredménye.
Ahogyan Aivo Lepland - a norvég geológiai szolgálat kutatója, a Tallini Műszaki Egyetem geológiai szakértője és a vizsgálat vezető szerzője - a Princeton legutóbbi sajtóközleményében magyarázta:
„Ez a legeredményesebb bizonyíték arra, hogy az ősi tengervízben, amelyből ezek az ásványok kicsapódtak, magas szulfát-koncentrációja volt, amely a mai óceáni szulfát legalább 30% -át elérte, amint becsléseink szerint. Ez sokkal magasabb, mint azt korábban gondoltuk, és a Föld 2 milliárd éves légköri-óceáni rendszerének oxigénellátásának nagymértékű átgondolására lesz szükség. "
Ezt megelőzően a tudósok nem voltak biztosak abban, hogy mennyi időbe telik, amíg légkörünk eléri a jelenlegi nitrogén- és oxigén-egyensúlyát, amely az élethez elengedhetetlen, amint azt ismertük. Alapvetően a vélemény megoszlása között volt valami, ami gyorsan megtörtént, vagy több millió év alatt alakult ki. Ennek nagy része abból a tényből fakad, hogy a legrégebbi felfedezett kőssók egy milliárd évvel ezelőtt születtek.
"Nehéz volt ezeket az ötleteket kipróbálni, mert akkoriban nem volt bizonyíték arra, hogy elmondja nekünk a légkör összetételéről" - mondta Blättler. Azzal a felismeréssel, amely megközelítőleg 2 milliárd éves kősókat fedez fel, a tudósok most már rendelkeznek bizonyítékokkal, hogy szükségük van a GOE korlátozására. A megállapítás szintén nagyon szerencsés, mivel az ilyen kőssók mintái meglehetősen törékenyek.
A vizsgálathoz használt minták tartalmaztak halogenitot (amely kémiailag megegyezik az asztali sóval vagy nátrium-kloriddal), valamint más kalcium-, magnézium- és káliumsókat - amelyek az idő múlásával könnyen feloldódnak. A kapott mintát azonban kivételesen jól megőrizték a Föld mélyén. Mint ilyen, felbecsülhetetlen nyomokat tudnak adni a tudósoknak arról, hogy mi történt a GOE ideje alatt.
Ami a jövőt illeti, ez a legújabb tanulmány valószínűleg új modellekhez vezet, amelyek megmagyarázzák, mi történt a GOE után az oxigéngáz felhalmozódásához a légkörben. John Higgins, a Princeton földtudományi adjunktusa, aki a geokémiai elemzést értelmezte:
„Ez egy nagyon különleges osztály a geológiai lerakódásoknak. Sok vita folyt arról, hogy a különféle kémiai jelek növekedéséhez és csökkenéséhez kapcsolódó nagy oxidációs esemény nagy változást jelent-e az oxigéntermelésben, vagy csak egy küszöböt átléptek. A lényeg az, hogy ez a cikk bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a Föld ebben az időszakban az oxigénellátása sok oxigéntermelést jelentett.… A szárazföldön vagy az óceánokban a visszacsatolási ciklusok fontos változásai lehettek, vagy az oxigéntermelés mikrobák, de mindkét irányban sokkal drámaibb volt, mint ahogyan korábban megértettük. ”
Ezek a modellek valószínűleg elősegítik a Naprendszerünkön kívüli élet vadászatát is. Ha megértjük, mi történt a saját bolygónkon milliárd évvel ezelőtt annak érdekében, hogy életképessé váljon, képesek leszünk azonosítani ezeket a körülményeket és folyamatokat más bolygókon.
