Τα τελευταία χρόνια είδε μια έκρηξη ανακαλύψεων εξωπλανητών. Μερικοί από αυτούς τους κόσμους βρίσκονται σε αυτό που θεωρούμε «κατοικήσιμη ζώνη», τουλάχιστον σε προκαταρκτικές παρατηρήσεις. Αλλά πόσοι από αυτούς θα έχουν ατμόσφαιρες πλούσιες σε οξυγόνο που υποστηρίζουν τη ζωή στην ίδια φλέβα με τη Γη;
Μια νέα μελέτη δείχνει ότι η αναπνεύσιμη ατμόσφαιρα μπορεί να μην είναι τόσο σπάνια όσο σκεφτήκαμε σε πλανήτες τόσο παλιά όσο η Γη.
Η Γη πήρε πολύ χρόνο για να αναπτύξει την οξυγονωμένη ατμόσφαιρα που απολαμβάνουμε τώρα. Μέχρι περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ο πλανήτης μας είχε πολύ λιγότερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς του. Όλα αυτά άλλαξαν όταν έλαβε χώρα ένα σημαντικό γεγονός οξυγόνωσης. το πρώτο από τα τρία που διαμόρφωσαν τη Γη.
Το μοντέλο τριών βημάτων της οξυγόνωσης της Γης είναι ευρέως κατανοητό και αποδεκτό, αν και δεν είναι χωρίς διαμάχη. Το μοντέλο περιγράφει τρεις σημαντικές αλλαγές στην ιστορία της Γης, με καθεμία να αλλάζει ουσιαστικά την ατμόσφαιρα της Γης προσθέτοντας περισσότερο οξυγόνο.
Οι τρεις εκδηλώσεις ήταν:
- Το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης συνέβη πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια κατά τη διάρκεια της Παλαιοπροτεροζωικής Εποχής. Σε αυτήν την περίπτωση, το βιολογικά παραγόμενο οξυγόνο συσσωρεύεται στους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα, πιθανόν να οδηγήσει σε μια αρχική μαζική εξαφάνιση.
- Η εκδήλωση Neoproterozoic Oxygenation σημείωσε δραματική αύξηση των επιπέδων οξυγόνου και προηγήθηκε της έκρηξης της Cambrian πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια.
- Το Παλαιοζωικό Γεγονός Οξυγόνωσης συνέβη πριν από περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια και είδε το οξυγόνο να φτάσει στο τρέχον επίπεδο του περίπου 21%.
Η ιστορία της οξυγόνωσης της Γης είναι περίπλοκη. Δεν ήταν μια γραμμική πρόοδος. Στην αρχή, το οξυγόνο παρήχθη ως απόβλητο υποπροϊόν από μορφές ζωής και μεγάλο μέρος του απορροφήθηκε από τον φλοιό της Γης. Το οξυγόνο είναι πολύ αντιδραστικό και σχηματίζει κάθε είδους ενώσεις με άλλα στοιχεία και κλειδώνεται στην κρούστα. Συγκεκριμένα, αντέδρασε με σίδηρο για να παράγει οξείδιο του σιδήρου στο γεωλογικό αρχείο, έναν από τους καλύτερους δείκτες μας για το πότε το οξυγόνο εισήλθε στην ατμόσφαιρα.
Υπάρχει όμως πολλή συζήτηση γύρω από αυτό το μοντέλο. Σύμφωνα με μια κατανόηση του μοντέλου, τα φωτοσυνθετικά βακτήρια στον ωκεανό παρήγαγαν μεγάλο μέρος του πρώιμου οξυγόνου. Στη συνέχεια, χερσαίοι πλανήτες ήρθαν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα, ανεβάζοντας ξανά το επίπεδο οξυγόνου. Υπάρχουν επίσης στοιχεία ότι η τεκτονική των πλακών και οι μαζικές ηφαιστειακές εκρήξεις έπαιξαν ρόλο.
Ένα άρθρο από τους συγγραφείς αυτής της νέας μελέτης λέει ότι αυτό το μοντέλο υπονοεί ότι απαιτείται ένα ορισμένο επίπεδο τύχης για τη δημιουργία ενός πλούσιου σε οξυγόνο κόσμου. «Εάν δεν είχε συμβεί μια ηφαιστειακή έκρηξη ή ένας συγκεκριμένος τύπος οργανισμού δεν είχε εξελιχθεί, τότε το οξυγόνο μπορεί να είχε σταματήσει σε χαμηλά επίπεδα», λέει.
Αλλά ίσως αυτό δεν ισχύει.
Η νέα τους μελέτη με τίτλο «Η οξυγόνωση σταδιακής γης είναι εγγενής ιδιότητα του παγκόσμιου βιογεωχημικού κύκλου» και η λέξη «έμφυτη» είναι βασική εδώ. Οι συγγραφείς λένε ότι όταν είχαμε τα σωστά μικρόβια και την τεκτονική πλάκας, τα οποία ιδρύθηκαν και τα δύο πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια, ήταν μόνο θέμα χρόνου πριν φτάσουμε στο επίπεδο οξυγόνου που έχουμε τώρα. Ανεξάρτητα από ηφαίστεια και χερσαία φυτά.
“Αυτή η έρευνα δοκιμάζει πραγματικά την κατανόησή μας για το πώς η Γη έγινε πλούσια σε οξυγόνο και, συνεπώς, ικανή να υποστηρίξει την έξυπνη ζωή.“
Lewis Alcott, επικεφαλής συγγραφέας, Earth Surface Science Institute, Leeds University.
Αντί για εξωτερικές δυνάμεις, ήταν «ένα σύνολο εσωτερικών ανατροφοδοτήσεων που αφορούσαν τους παγκόσμιους κύκλους φωσφόρου, άνθρακα και οξυγόνου» που οδήγησαν στην οξυγόνωση της Γης, όπως λέει η μελέτη. Στην πραγματικότητα, αυτοί οι κύκλοι «θα παρήγαγαν το ίδιο μοτίβο τριών βημάτων που παρατηρήθηκε στη γεωλογική εγγραφή».
Όλα καταλήγουν σε αυτό, από το άρθρο: «Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι τα γεγονότα οξυγόνωσης της Γης είναι απολύτως συνεπή με τη βαθμιαία οξυγόνωση της πλανητικής επιφάνειας μετά την εξέλιξη της οξυγονικής φωτοσύνθεσης.»
Αλλά πώς κατέληξαν σε αυτό το συμπέρασμα;
Οι ερευνητές είναι από το Πανεπιστήμιο του Leeds στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Lewis J. Alcott, ένας διδακτορικός φοιτητής που εδρεύει στο Earth Surface Science Institute. Ο Alcott και οι άλλοι ερευνητές συνεργάστηκαν με ένα καθιερωμένο μοντέλο θαλάσσιας βιογεωχημείας και το τροποποίησαν. Έτρεξαν αυτό το μοντέλο σε όλη την ιστορία της Γης και διαπίστωσαν ότι παρήγαγε τα τρία κύρια γεγονότα οξυγόνωσης.
Σε ένα δελτίο τύπου, ο Alcott είπε, "Αυτή η έρευνα δοκιμάζει πραγματικά την κατανόησή μας για το πώς η Γη έγινε πλούσια σε οξυγόνο και, συνεπώς, ικανή να υποστηρίξει την έξυπνη ζωή."
Η κυρίαρχη σκέψη πίσω από το ιστορικό οξυγόνωσης της Γης βασίζεται σε δύο μεγάλες κατηγορίες γεγονότων για να την εξηγήσει. Η μία είναι σημαντικές εξελικτικές εξελίξεις σε μορφές ζωής που παράγουν οξυγόνο. Βασικά «βιολογικές επαναστάσεις», όπου οι μορφές ζωής έγιναν προοδευτικά πιο περίπλοκες, και δημιούργησαν ένα πλούσιο σε οξυγόνο περιβάλλον. Η δεύτερη κατηγορία είναι οι τεκτονικές περιστροφές: μια δραματική και ιδιαίτερη αύξηση της τεκτονικής δραστηριότητας, συμπεριλαμβανομένης της σημαντικής ηφαιστειακής δραστηριότητας, που άλλαξε τον φλοιό και οδήγησε σε υψηλότερα επίπεδα οξυγόνου.
Υπήρξε πολλή συζήτηση σχετικά με την ακριβή φύση και των δύο αυτών ευρέων κατηγοριών, αλλά αυτή η νέα μελέτη δίνει στους επιστήμονες κάτι περισσότερο να σκεφτούν. Αντί να βασίζεσαι σε «βηματικά» γεγονότα που μπορούν να εντοπιστούν στο γεωλογικό αρχείο για να εξηγήσουν την οξυγόνωση, η νέα μελέτη επισημαίνει κύκλους ανατροφοδότησης μεταξύ φωσφόρου, άνθρακα και οξυγόνου.
Η μελέτη δείχνει επίσης ότι η οξυγόνωση ήταν αναπόφευκτη.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης, καθηγητής Simon Poulton, επίσης από τη Σχολή Γης και Περιβάλλοντος στο Λιντς, δήλωσε: «Το μοντέλο μας υποδηλώνει ότι η οξυγόνωση της Γης σε ένα επίπεδο που μπορεί να διατηρήσει την περίπλοκη ζωή ήταν αναπόφευκτη, όταν τα μικρόβια που παράγουν οξυγόνο είχαν εξελιχθεί. "
Στην καρδιά αυτού του νέου μοντέλου βρίσκεται ο θαλάσσιος φωσφόρος κύκλος. Το μοντέλο τους παρήγαγε το ίδιο μοτίβο οξυγόνωσης τριών βημάτων που η Γη βίωσε «όταν οδηγείται αποκλειστικά από μια σταδιακή μετατόπιση από τη μείωση σε οξειδωτικές επιφανειακές συνθήκες με την πάροδο του χρόνου. Οι μεταβάσεις καθοδηγούνται από τον τρόπο με τον οποίο ο θαλάσσιος φώσφορος κύκλος ανταποκρίνεται στα μεταβαλλόμενα επίπεδα οξυγόνου και πώς αυτό επηρεάζει τη φωτοσύνθεση, η οποία απαιτεί φωσφόρο. "
«Η δουλειά μας δείχνει ότι η σχέση μεταξύ των παγκόσμιων κύκλων φωσφόρου, άνθρακα και οξυγόνου είναι θεμελιώδης για την κατανόηση της ιστορίας οξυγόνωσης της Γης. Αυτό θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς ένας πλανήτης διαφορετικός από τον δικό μας μπορεί να γίνει κατοικήσιμος », δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Dr. Benjamin Mills.
Υπάρχει λοιπόν ελπίδα για ορισμένους από αυτούς τους εξωπλανήτες.
Αυτή η μελέτη δεν θα είναι η τελευταία λέξη για το θέμα. Αλλά είναι ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα και αν αντέξει σε περαιτέρω επιστημονικό έλεγχο, μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο χαρακτηρίζουμε τους εξωπλανήτες που έχουμε ήδη βρει, και τις χιλιάδες ακόμη που θα βρούμε με το TESS και άλλα μελλοντικά τηλεσκόπια που βρίσκουν πλανήτες.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Αναπνέοντας νέα ζωή στη συζήτηση για το οξυγόνο της Γης
- Ερευνητικό έγγραφο: Η σταδιακή οξυγόνωση της γης αποτελεί εγγενή ιδιότητα του παγκόσμιου βιογεωχημικού κύκλου
- Άρθρο: Οι αναπνεύσιμες ατμόσφαιρες μπορεί να είναι πιο συχνές στο σύμπαν από ό, τι πιστεύαμε αρχικά
- Ερευνητικό έγγραφο (2014): Η άνοδος του οξυγόνου στον πρώιμο ωκεανό και την ατμόσφαιρα της Γης
