Πιστωτική εικόνα: NASA
Καθώς δύο πεζοπόροι εξερευνούν τον Άρη για σημάδια νερού και τους προδρόμους της ζωής, οι γεωχημικοί έχουν αποκαλύψει στοιχεία ότι οι αρχαίοι ωκεανοί της Γης ήταν πολύ διαφορετικοί από τους σημερινούς. Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο τεύχος αυτής της εβδομάδας στο περιοδικό Science, αναφέρει νέα δεδομένα που δείχνουν ότι οι ωκεανοί που ζουν στη Γη περιείχαν λιγότερο οξυγόνο από ό, τι σήμερα και θα μπορούσαν να είχαν σχεδόν στερηθεί οξυγόνου για ένα δισεκατομμύριο χρόνια περισσότερο από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. Αυτά τα ευρήματα μπορεί να σας βοηθήσουν να εξηγήσετε γιατί η σύνθετη ζωή εξελίχθηκε μόλις για δισεκατομμύρια χρόνια μετά την εμφάνισή της.
Οι επιστήμονες, που χρηματοδοτούνται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) και συνεργάζονται με το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ, έχουν πρωτοπορήσει σε μια νέα μέθοδο που αποκαλύπτει πώς το οξυγόνο των ωκεανών μπορεί να έχει αλλάξει παγκοσμίως. Οι περισσότεροι γεωλόγοι συμφωνούν ότι δεν υπήρχε ουσιαστικά διαλυμένο οξυγόνο στους ωκεανούς πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια και ότι ήταν πλούσιο σε οξυγόνο τα περισσότερα μισά δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά υπήρχε πάντα ένα μυστήριο για την ενδιάμεση περίοδο.
Οι γεωχημικοί ανέπτυξαν τρόπους για την ανίχνευση σημείων αρχαίου οξυγόνου σε συγκεκριμένες περιοχές, αλλά όχι στους ωκεανούς της Γης συνολικά. Η μέθοδος της ομάδας, ωστόσο, μπορεί να επεκταθεί για να κατανοήσει τη φύση όλων των ωκεανών σε όλο τον κόσμο.
«Αυτή είναι η καλύτερη άμεση απόδειξη ότι οι παγκόσμιοι ωκεανοί είχαν λιγότερο οξυγόνο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου», λέει ο Gail Arnold, διδακτορικός φοιτητής των επιστημών της γης και του περιβάλλοντος στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ και επικεφαλής συγγραφέας του ερευνητικού εγγράφου.
Προσθέτει ο Enriqueta Barrera, διευθυντής προγράμματος στο τμήμα των επιστημών της Γης του NSF, «Αυτή η μελέτη βασίζεται σε μια νέα προσέγγιση, την εφαρμογή των ισοτόπων του μολυβδαινίου, η οποία επιτρέπει στους επιστήμονες να εξακριβώσουν τις παγκόσμιες διαταραχές στα ωκεάνια περιβάλλοντα. Αυτά τα ισότοπα ανοίγουν μια νέα πόρτα για να εξερευνήσετε τις συνθήκες ανοξικού ωκεανού κατά καιρούς σε όλη τη γεωλογική εγγραφή. "
Η Άρνολντ εξέτασε πετρώματα από τη βόρεια Αυστραλία που βρισκόταν στον πυθμένα του ωκεανού πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, χρησιμοποιώντας τη νέα μέθοδο που είχε αναπτυχθεί από αυτήν και τους συν-συγγραφείς, Τζέιν Μπάρλινγκ και Άριελ Άνμπαρ. Προηγούμενοι ερευνητές είχαν τρυπήσει αρκετά μέτρα μέσα στο βράχο και δοκίμασαν τη χημική του σύνθεση, επιβεβαιώνοντας ότι είχε διατηρήσει τις πρωτότυπες πληροφορίες για τους ωκεανούς με ασφάλεια. Τα μέλη της ομάδας επέστρεψαν αυτά τα πετρώματα στα εργαστήριά τους όπου χρησιμοποίησαν τεχνολογία που αναπτύχθηκε πρόσφατα - καλούσαν ένα Πολλαπλό Συλλεκτικό Επαγωγικά Συζευγμένο Φασματόμετρο Μάζας Πλασμάτων - για να εξετάσουν τα ισότοπα του μολυβδαινίου μέσα στα βράχια.
Το στοιχείο μολυβδαίνιο εισέρχεται στους ωκεανούς μέσω απορροής ποταμών, διαλύεται στο θαλασσινό νερό και μπορεί να παραμείνει διαλυμένο για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Παραμένοντας σε διάλυμα τόσο πολύ, το μολυβδαίνιο αναμιγνύεται καλά σε όλους τους ωκεανούς, καθιστώντας το έναν εξαιρετικό παγκόσμιο δείκτη. Στη συνέχεια απομακρύνεται από τους ωκεανούς σε δύο είδη ιζημάτων στον πυθμένα της θάλασσας: αυτά που βρίσκονται κάτω από τα νερά, πλούσια σε οξυγόνο και αυτά που είναι φτωχά σε οξυγόνο.
Σε συνεργασία με τον συγγραφέα Timothy Lyons του Πανεπιστημίου του Μισσούρι, η ομάδα του Ρότσεστερ εξέτασε δείγματα από τον σύγχρονο πυθμένα της θάλασσας, συμπεριλαμβανομένων των σπάνιων τοποθεσιών που δεν έχουν οξυγόνο σήμερα. Έμαθαν ότι η χημική συμπεριφορά των ισοτόπων του μολυβδαινίου στα ιζήματα είναι διαφορετική ανάλογα με την ποσότητα οξυγόνου στα υπερκείμενα νερά. Ως αποτέλεσμα, η χημεία των ισοτόπων του μολυβδαινίου στους παγκόσμιους ωκεανούς εξαρτάται από το πόσο θαλασσινό νερό είναι φτωχό σε οξυγόνο. Διαπίστωσαν επίσης ότι το μολυβδαίνιο σε ορισμένα είδη πετρωμάτων καταγράφει αυτές τις πληροφορίες για τους αρχαίους ωκεανούς. Σε σύγκριση με τα σύγχρονα δείγματα, οι μετρήσεις της χημείας του μολυβδαινίου στους βράχους από την Αυστραλία δείχνουν στους ωκεανούς με πολύ λιγότερο οξυγόνο.
Πόσο λιγότερο οξυγόνο είναι η ερώτηση. Ένας κόσμος γεμάτος ανοξικούς ωκεανούς θα μπορούσε να έχει σοβαρές συνέπειες για την εξέλιξη. Οι ευκαρυώτες, το είδος των κυττάρων που απαρτίζουν όλους τους οργανισμούς εκτός από τα βακτήρια, εμφανίζονται στο γεωλογικό αρχείο ήδη από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αλλά οι ευκαρυωτικοί με πολλά κύτταρα - οι πρόγονοι των φυτών και των ζώων - δεν εμφανίστηκαν πριν από μισό δισεκατομμύριο χρόνια, περίπου τη στιγμή που οι ωκεανοί έγιναν πλούσιοι σε οξυγόνο. Με τον παλαιοντολόγο Andrew Knoll του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, ο Anbar ανέφερε προηγουμένως την υπόθεση ότι μια παρατεταμένη περίοδος ανοξικών ωκεανών μπορεί να είναι το κλειδί για το γιατί οι πιο περίπλοκοι ευκαρυωτικοί μόλις έβγαλαν τα προς το ζην, ενώ τα παραγωγικά βακτηριακά ξαδέλφια τους άνθισαν. Η μελέτη του Arnold είναι ένα σημαντικό βήμα στη δοκιμή αυτής της υπόθεσης.
«Είναι αξιοσημείωτο ότι γνωρίζουμε τόσο λίγα για την ιστορία των ωκεανών του πλανήτη μας», λέει ο Anbar. «Το αν υπήρχε ή όχι οξυγόνο στους ωκεανούς είναι μια απλή χημική ερώτηση που θα νομίζατε ότι θα ήταν εύκολο να απαντήσετε. Δείχνει πόσο δύσκολο είναι να πειράζουμε πληροφορίες από το ροκ δίσκο και πόσο περισσότερο έχουμε να μάθουμε για την καταγωγή μας. "
Το να καταλάβουμε πόσο λιγότερο οξυγόνο ήταν στους ωκεανούς στο αρχαίο παρελθόν είναι το επόμενο βήμα. Οι επιστήμονες σκοπεύουν να συνεχίσουν να μελετούν τη χημεία του μολυβδαινίου για να απαντήσουν στο ερώτημα αυτό, με τη συνεχή υποστήριξη της NSF και της NASA, των οργανισμών που υποστήριξαν την αρχική εργασία. Οι πληροφορίες όχι μόνο θα ρίξουν φως στη δική μας εξέλιξη, αλλά μπορεί να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τις συνθήκες που πρέπει να αναζητήσουμε καθώς αναζητούμε ζωή πέρα από τη Γη.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων NSF
