Udział tlenu w atmosferze ziemskiej pozostał niezwykle niski po pojawieniu się pierwszych mikroorganizmów fotosyntetyzujących, ze względu na fakt, że skały starożytnych kontynentów aktywnie absorbowały jego cząsteczki, zapobiegając ich gromadzeniu się w oceanie i powietrzu - wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature Geoscience.
„Nasycenie ziemskiej atmosfery tlenem może nastąpić w każdej chwili. Do tego potrzebny był tylko „prawidłowy” skład chemiczny kontynentów. Okazało się, że skład chemiczny kontynentów zmienił się dramatycznie w momencie, gdy w głównym oceanie planety zaczął gromadzić się tlen”- mówi Matthijs Smit z University of British Columbia w Vancouver w Kanadzie.
Jak sądzą dziś naukowcy, Ziemia w odległej przeszłości niczym nie przypominała siebie dzisiaj - w jej atmosferze nie było tlenu, było dużo dwutlenku węgla i metanu. Jej wody, przypominające temperaturą i konsystencją wrzącą gęstą zupę, zasiedlone były przez dziwaczne bakterie ekstremofilne, których ślady w postaci osadów swoistych „koców” kolonii drobnoustrojów często odnajdują naukowcy w najstarszych skałach Ziemi.
Nikt nie wie dokładnie, kiedy narodziło się życie - istnieją sprzeczne dowody na to, że istniało już 3,3-3,7 miliarda lat temu, a nawet 4 miliardy lat temu, w rzeczywistości zaraz po zakończeniu formowania się Ziemi i Księżyca oraz zakończeniu ich „bombardowania” wielkie asteroidy i komety, które przyniosły na Ziemię „cegły życia”.
To życie, mówi Smith, trwało do tego, co geolodzy nazywają „wielką katastrofą tlenową”. Około 2,4-2,32 miliarda lat temu stężenie tlenu w atmosferze gwałtownie wzrosło, z 0,0001% do 21% obecnie. Za przyczynę jego występowania uważa się dziś pierwsze organizmy fotosyntetyzujące, sinice, które oczyściły atmosferę z CO2 i wypełniły ją tlenem.
Z drugiej strony, jak zauważają naukowcy, nie jest jasne, co dokładnie ograniczało wzrost stężenia tlenu w wodzie i atmosferze ziemskiej przez te setki milionów lat, kiedy cyjanobakterie istniały już w pierwotnym oceanie planety.
Niektórzy naukowcy sugerują, że „dodatkowy” tlen został pochłonięty przez pierwotne kontynentalne skały Ziemi, powstałe w czasie, gdy w jego atmosferze praktycznie nie było tlenu, podczas gdy inni uważają, że rolę „pochłaniacza” tlenu przejęły resztki organizmów żywych, które gromadziły się na dnie. Oceany Ziemi mają setki milionów lat.
Smith i jego kolega Klaus Mezger z Uniwersytetu w Bernie (Szwajcaria) znaleźli nowe dowody na korzyść pierwszej hipotezy, analizując skład chemiczny dziesiątek tysięcy próbek skorupy ziemskiej powstałych na długo przed rozpoczęciem „katastrofy tlenowej” oraz w czasie, gdy udział tlenu w atmosferze rosły w najszybszym tempie.
Film promocyjny:
Do tej analizy naukowcy zastosowali genialną technikę - zmierzyli w tych skałach proporcje chromu i uranu, które inaczej reagują na proces niszczenia skał tlenem i wodą. W związku z tym im większe te różnice, tym dłużej i silniej pierwiastki działały na te skały, co pozwala zrozumieć, jaką rolę odegrały kontynenty Ziemi w powstawaniu jej rezerw tlenu.
Jak wykazały te pomiary, proporcje chromu i tlenu w skałach kontynentalnych zaczęły się zmieniać około trzech miliardów lat temu, co zbiega się z pojawieniem się pierwszych organizmów fotosyntetyzujących. Około 300 milionów lat przed „katastrofą tlenową” ich proporcje gwałtownie się zmieniają, co wskazuje na równie ostrą zmianę z jednego rodzaju skał na inny, który prawie nie wchłaniał tlenu. To, zdaniem naukowców, było przyczyną wybuchu „katastrofy tlenowej”, która radykalnie zmieniła wygląd Ziemi i jej pierwszych mieszkańców oraz uczyniła ją przystosowaną do egzystencji ludzi i innych współczesnych istot żywych.
