Büyük Oksidasyon Etkinliği sırasında, oksijen atmosferi ilk olarak yaklaşık 2.4 milyar yıl önce Dünya atmosferinde birikti. Uzun zamandır devam eden bir bulmaca, jeolojik ipuçlarının erken bakterilerin yüz milyonlarca yıl önce fotosentez yapması ve oksijeni pompalaması olduğunu gösteriyor. Her şey nereye gidiyordu?

Bir şey oksijenin yükselmesini engelliyordu. Milyarlarca yıllık kayaların yeni bir yorumu, volkanik gazların olası suçlular olduğunu tespit etti. Washington Üniversitesi liderliğindeki çalışma Haziran ayında açık erişim dergisinde yayınlandı Doğa İletişim.

Dünya ve uzay bilimleri alanında doktora sonrası araştırmacısı Shintaro Kadoya, “Bu çalışma, atmosferik oksijenin evrimi için klasik bir hipotezi canlandırıyor” dedi. “Veriler, Dünya'nın mantosunun evriminin, Dünya atmosferinin evrimini ve muhtemelen yaşamın evrimini kontrol edebileceğini gösteriyor.”

Çok hücreli yaşam yoğun bir oksijen kaynağına ihtiyaç duyar, bu nedenle oksijen birikimi Dünya'daki oksijen soluma yaşamının evrimi için anahtardır.

Kadoya, “Bu çalışmada da belirtildiği gibi, manto atmosferik oksijeni kontrol altına alırsa, manto sonuçta yaşamın evriminin temposunu belirleyebilir” dedi.

Yeni çalışma, erken Dünya'nın mantosunun modern mantodan çok daha az oksitlendiğini veya oksijenle reaksiyona girebilecek daha fazla madde içerdiğini belirten 2019 tarihli bir kağıda dayanıyor. 3.55 milyar yaşına kadar olan eski volkanik kayaçlarla ilgili bu çalışma Güney Afrika ve Kanada'yı içeren sitelerden toplanmıştır.

Scripps Oşinografi Enstitüsü'nden Robert Nicklas, Maryland Üniversitesi'nden Igor Puchtel ve Arizona Eyalet Üniversitesi'nden Ariel Anbar 2019 araştırmasının yazarları arasında. Ayrıca, mantodaki değişikliklerin yüzeye kaçan volkanik gazları nasıl etkilediğine bakarak yeni makalenin ortak yazarlarıdır.

Dünyada sadece mikrobiyal yaşamın yaygın olduğu Archean Eon, bugünden daha volkanik olarak aktifti. Volkanik patlamalar, erimiş ve yarı erimiş kaya karışımı olan magma ve yanardağ patlamıyorken bile çıkan gazlar tarafından beslenir.

Bu gazların bazıları, diğer bileşikler oluşturmak için oksijen ile reaksiyona girer veya oksitlenir. Bunun nedeni, oksijenin elektronlara karşı aç olma eğiliminde olması nedeniyle, bir veya iki gevşek elektronu olan herhangi bir atomun bununla reaksiyona girmesidir. Örneğin, bir yanardağ tarafından salınan hidrojen, herhangi bir serbest oksijen ile birleşerek o oksijeni atmosferden uzaklaştırır.

Dünya'nın mantosunun kimyasal yapısı veya yer kabuğunun altındaki daha yumuşak kaya tabakası, nihayetinde volkanlardan gelen erimiş kaya ve gaz türlerini kontrol eder. Daha az oksitlenmiş erken bir manto, hidrojen gibi serbest oksijenle birleşen gazların daha fazlasını üretir. 2019 makalesi, mantonun 3.5 milyar yıl öncesinden bugüne kadar giderek daha oksitlendiğini gösteriyor.

Yeni çalışma, bu verileri, 2.5 milyar yıl önce, mikroplar tarafından üretilen oksijenin volkanik gazlara olan kaybını aştığı ve atmosferde birikmeye başladığı bir devrilme noktası göstermek için eski tortul kayalardan elde edilen kanıtlarla birleştiriyor.

UW Dünya ve uzay bilimleri profesörü olan yazar David Catling, “Temel olarak, oksitlenebilir volkanik gazların temini, fotosentez geliştikten sonra yüz milyonlarca yıl boyunca fotosentetik oksijeni arttırabildi” dedi. “Fakat mantonun kendisi daha fazla okside olduğunda, daha az oksitlenebilir volkanik gazlar açığa çıktı. Ardından, artık hepsini temizlemek için yeterli volkanik gaz olmadığında oksijen havayı sular altında bıraktı. ”

Bunun Dünya'da karmaşık yaşamın ortaya çıkışını ve diğer gezegenlerde yaşam olasılığını anlamak için etkileri vardır.

Kadoya, “Çalışma, gezegenin yüzeyinin ve yaşamının evrimini düşünürken bir gezegenin örtüsünü dışlayamayacağımızı gösteriyor,” dedi.

###

Bu araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.

Daha fazla bilgi için adresinden Kadoya ile iletişime geçin. [e-posta korumalı] veya [e-posta korumalı]