۲۰۰ میلیون سال طول کشید تا زمین اکسیژن‌دار شود

به گزارش ایسنا، استنشاق اکسیژن در زمین در حال حاضر بسیار آسان است، با این حال، تجمع اولیه آن در این سیاره ساده نبوده است.

به نقل از نیچر، بر اساس یک مطالعه جدید تقریبا ۲۰۰ میلیون سال طول کشیده است تا زمین به اکسیژن برسد و دانشمندان از این پدیده به عنوان «رویداد بزرگ اکسایش»(GOE) یاد می‌کنند.

به گفته پژوهشگران، حدود ۲.۵ میلیارد سال پیش، اکسیژن آزاد یا O۲ برای اولین بار شروع به تجمع در سطوحی معنی‌دار در جو زمین کرد و زمینه را برای ظهور حیات پیچیده در سیاره در حال تکامل ما فراهم کرد.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری یک ژئوشیمیدان از دانشگاه یوتا بر روی شِیل‌های دریایی آفریقای جنوبی تمرکز کردند و بینش‌هایی را در مورد پویایی اکسیژن‌رسانی اقیانوس‌ها در این دوره حیاتی در تاریخ زمین به دست آوردند.

شِیل یا پَلمه‌سنگ(Shale) نوعی سنگ رسوبی آواری دانه‌ریز است که از ترکیب کانی رس و دیگر کانی‌ها و ذراتی نظیر کوارتز و کلسیت تشکیل شده‌ است. نسبت رس به دیگر کانی‌ها متغیر است. پلمه‌سنگ با شکستگی‌ها یا لایه‌بندی موازی با ضخامت کمتر از یک سانتی‌متر شناخته می‌شود. پلمه‌سنگ دانه‌ریزترین سنگ رسوبی آواری است، لایه لایه است و قسمت اعظم آن را مواد رسی تشکیل داده ‌است.

دانشمندان با تجزیه و تحلیل نسبت ایزوتوپ پایدار تالیوم(Tl) و عناصر حساس به اکسایش و کاهش، شواهدی از نوسانات در سطح اکسیژن دریایی که همزمان با تغییرات در اکسیژن جو زمین بود، کشف کردند.

چادلین اوستراندر استادیار دپارتمان زمین شناسی و ژئوفیزیک دانشگاه یوتا می‌گوید: این رویداد حداقل ۲۰۰ میلیون سال به طول انجامیده و ردیابی تجمع اکسیژن در اقیانوس‌ها تاکنون بسیار دشوار بوده است.

ظهور اکسیژن در جو زمین

داده‌های در حال ظهور نشان می‌دهند که افزایش اولیه اکسیژن در جو زمین، پویا بوده است و احتمالاً به ۲.۲ میلیارد سال پیش بازمی‌گردد.

اوستراندر می‌گوید داده‌های ما این فرضیه را تأیید می‌کنند و حتی با گسترش این پویایی به اقیانوس، یک قدم فراتر می‌رود.

دانشمندان کشف کرده‌اند که اکسیژن تا حدود ۲۰۰ میلیون سال پس از شروع فرآیند اکسیژن‌رسانی جهانی، یعنی بسیار دیرتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد به بخشی دائمی از جو زمین تبدیل شده است.

شواهد یک جو بدون اکسیژن نیز وجود نشانگان ایزوتوپ کمیاب و مستقل از جرم گوگرد در سوابق رسوبی قبل از «رویداد بزرگ اکسایش» است. به گفته محققان، فرآیندهای بسیار کمی بر روی زمین می‌توانند این نشانه‌های ایزوتوپ گوگرد را ایجاد کنند و حفظ آنها در سنگ تقریباً به طور قطع مستلزم عدم وجود اکسیژن در جو است.

در نیمه اول پیدایش زمین، جو و اقیانوس‌های آن تا حد زیادی فاقد اکسیژن بوده‌اند. به نظر می‌رسد این گاز قبل از «رویداد بزرگ اکسایش» توسط سیانوباکتری‌ها در اقیانوس تولید می‌شد، اما در روزهای اولیه، اکسیژن به سرعت در واکنش با مواد معدنی در معرض خود و گازهای آتشفشانی از بین رفت.

پیدایی و ناپدیدی نشانه‌های نادر ایزوتوپ گوگرد

این مطالعه نشان داد که علائم نادر ایزوتوپ گوگرد ناپدید می‌شوند، اما دوباره ظاهر می‌شوند که اوج و فرود متعدد سطح اکسیژن در جو را در طول «رویداد بزرگ اکسایش» نشان می‌دهد. این یعنی این یک رویداد واحد نبوده است.

اوستراندر می‌گوید که زمین در زمانی که اکسیژن شروع به تولید کرد، برای اکسیژن‌رسانی آماده نبوده و به زمان نیاز داشته است تا از نظر بیولوژیکی، زمین‌شناسی و شیمیایی تکامل یابد تا بتواند اکسیژن‌رسانی کند.

تولید اکسیژن در عین نابودی میزان زیادی از آن

اوستراندر گفت: این مثل یک تلنگر است. شما تولید اکسیژن دارید، اما آنقدر تخریب اکسیژن دارید که هیچ اتفاقی نمی‌افتد. ما هنوز در تلاشیم تا بفهمیم که چه زمانی این ترازو به سمت کفه مقابل سنگینی کرده و زمین دیگر نتوانسته به یک جو بدون اکسیژن بازگردد.

وی افزود: زمانی که ایزوتوپ‌های گوگرد می‌گویند جو اکسیژن‌دار شده، ایزوتوپ‌های تالیوم می‌گویند که اقیانوس‌ها اکسیژن‌دار شده‌اند و هنگامی که ایزوتوپ‌های گوگرد می‌گویند که جو دوباره به حالت بی‌اکسیژن برگشته است، ایزوتوپ‌های تالیوم نیز همین را برای اقیانوس‌ها نشان می‌دهند. بنابراین جو زمین و اقیانوس‌های آن با هم اکسیژنه و اکسیژن‌زدایی می‌کرده‌اند.

این اطلاعاتی جدید و جالب برای کسانی است که به تاریخ زمین علاقه‌مند هستند.

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.