Miljardeja vuosia sitten maapallon ympäristö oli hyvin erilainen kuin nykyään. Pohjimmiltaan planeettamme ikiaikainen ilmakehä oli myrkyllinen elämälle sellaisena kuin me sen tunnemme, ja se koostui hiilidioksidista, typestä ja muista kaasuista. Paleoproterotsooiseen aikakauteen mennessä (2,5–1,6 miljardia vuotta sitten) tapahtui kuitenkin dramaattinen muutos, jossa happea alettiin tuoda ilmakehään – tunnetaan nimellä Great Oxidation Event (GOE).
Viime aikoihin asti tutkijat eivät olleet varmoja, tapahtuiko tämä tapahtuma - joka oli seurausta fotosynteettisten bakteerien muuttamisesta ilmakehässä - nopeasti vai ei. Kuitenkin mukaan tuore tutkimus Kansainvälisten tutkijoiden ryhmän toimesta tämä tapahtuma oli paljon nopeampi kuin aiemmin uskottiin. Äskettäin löydettyjen geologisten todisteiden perusteella ryhmä päätteli, että hapen pääsy ilmakehämme oli ' enemmän kuin paloletku 'kuin nokka.
Tutkimus, jonka otsikko on ' Kaksi miljardia vuotta vanhat evaporiitit vangitsevat Maan suuren hapettumisen ', ilmestyi äskettäin lehdessäTiede.Princetonin geotieteiden laitoksen tutkijatohtorin Clara Blättlerin johtamassa ryhmässä oli myös jäseniä Blue Marble Space Institute of Science , Karjalan tiedekeskus , British Geological Survey , Norjan geologinen tutkimuslaitos ja useita yliopistoja.
Noin 2,5 miljardia vuotta sitten, arkean aikakauden loppupuolella, ilmakehämme hapettuminen alkoi. Luotto: ocean.si.edu
Lyhyesti sanottuna Suuri hapettumistapahtuma alkoi noin 2,45 miljardia vuotta sitten proterotsoisen eonin alussa. Tämän prosessin uskotaan johtuneen sinilevien hiilidioksidin (CO2) hitaasti metaboloinnista ja happikaasun tuottamisesta, joka muodostaa nyt noin 20 % ilmakehästämme. Tiedemiehet eivät kuitenkaan viime aikoihin asti kyenneet asettamaan paljon rajoituksia tälle ajanjaksolle.
Onneksi Norjan geologian tutkimuskeskuksen geologien ryhmä – yhteistyössä Petroskoin Karjalan tutkimuskeskuksen kanssa Venäjällä – löysi äskettäin Venäjältä näytteitä säilyneistä kiteytyneistä suoloista, jotka on ajoitettu tälle ajalle. Ne on louhittu 1,9 kilometrin syvyisestä reiästä Karjalassa Luoteis-Venäjällä Onega-parametrisen reiän (OPH) porauspaikalta Onega-järven länsirannalla.
Nämä suolakiteet, jotka ovat noin 2 miljardia vuotta sitten, syntyivät muinaisen meriveden haihtumisen seurauksena. Näiden näytteiden avulla Blättler ja hänen tiiminsä pystyivät oppimaan asioita valtamerten koostumuksesta ja ilmakehästä, joka oli olemassa maan päällä GOE:n aikaan. Ensinnäkin ryhmä totesi, että ne sisälsivät yllättävän paljon sulfaattia, joka on seurausta meriveden reagoinnista hapen kanssa.
Kuten Aivo Lepland – Norjan geologian tutkimuslaitoksen tutkija, Tallinnan teknillisen yliopiston geologian asiantuntija ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja – selitti äskettäin Princetonissa. Lehdistötiedote :
'Tämä on kaikkien aikojen vahvin todiste siitä, että muinaisessa merivedessä, josta nämä mineraalit saostuivat, oli korkeita sulfaattipitoisuuksia, jotka ylsivät vähintään 30 prosenttiin nykyisestä merisulfaatista, kuten arviomme osoittavat. Tämä on paljon suurempi kuin aiemmin luultiin ja vaatii huomattavaa uudelleenarviointia Maan 2 miljardia vuotta vanhan ilmakehä-valtamerijärjestelmän hapetusasteesta.
Uudet todisteet osoittavat, että The Great Oxygenation Event (GOE) on saattanut olla paljon nopeampi kuin aiemmin luultiin. Luotto: MIT
Ennen tätä tiedemiehet olivat epävarmoja siitä, kuinka kauan kesti, että ilmakehämme saavuttaa nykyisen typen ja hapen tasapainon, joka on välttämätöntä elämälle sellaisena kuin sen tunnemme. Pohjimmiltaan mielipiteet jakautuivat sen välillä, että se tapahtui nopeasti tai tapahtui miljoonien vuosien aikana. Suurin osa tästä johtuu siitä tosiasiasta, että vanhimmat löydetyt kivisuolat ajoitettiin miljardi vuotta sitten.
'Näiden ideoiden testaaminen on ollut vaikeaa, koska meillä ei ollut todisteita siltä ajalta, joka kertoisi meille ilmakehän koostumuksesta', Blättler sanoi. Löytämällä noin 2 miljardia vuotta vanhoja kivisuoloja tiedemiehillä on nyt kuitenkin todisteita, joita he tarvitsevat rajoittaakseen GOE:tä. Löytö oli myös erittäin onnekas, koska tällaiset kivisuolanäytteet ovat melko hauraita.
Tässä tutkimuksessa käytetyt näytteet sisälsivät haliittia (joka on kemiallisesti identtinen ruokasuolan tai natriumkloridin kanssa) sekä muita kalsiumin, magnesiumin ja kaliumin suoloja, jotka liukenevat helposti ajan myötä. Tässä tapauksessa saatu näyte oli kuitenkin poikkeuksellisen hyvin säilynyt syvällä maan sisällä. Sellaisenaan he voivat tarjota tutkijoille korvaamattomia vihjeitä siitä, mitä tapahtui GOE:n aikaan.
Tulevaisuudessa tämä uusin tutkimus johtaa todennäköisesti uusiin malleihin, jotka selittävät, mitä tapahtui sen jälkeen, kun GOE aiheutti happikaasun kerääntymisen ilmakehämme. Kuten John Higgins, Princetonin geotieteiden apulaisprofessori, joka antoi tulkinnan geokemiallisesta analyysistä, selitti :
'Tämä on melko erityinen geologisten esiintymien luokka. Paljon on keskusteltu siitä, edustaako erilaisten kemiallisten signaalien lisääntymiseen ja vähenemiseen sidottu Suuri Hapettumistapahtuma suurta muutosta hapen tuotannossa vai vain ylitettyä kynnystä. Tärkeintä on, että tämä artikkeli tarjoaa todisteita siitä, että Maan hapettuminen tänä ajanjaksona sisälsi paljon hapentuotantoa… Maan tai valtamerten takaisinkytkentäsykleissä on saattanut tapahtua merkittäviä muutoksia tai hapentuotanto on lisääntynyt huomattavasti mikrobit, mutta joka tapauksessa se oli paljon dramaattisempaa kuin meillä oli aiemmin käsitys.'
Nämä mallit voivat myös auttaa etsimään elämää aurinkokuntamme ulkopuolella. Ymmärtämällä, mitä omalla planeetallamme tapahtui miljardeja vuosia sitten, jotta se olisi sopiva elämälle, voimme havaita samat olosuhteet ja prosessit muilla planeetoilla.
Lisälukemista: Princetonin yliopisto , Tiede