Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το περιβάλλον της Γης ήταν πολύ διαφορετικό από αυτό που γνωρίζουμε σήμερα. Βασικά, η αρχέγονη ατμόσφαιρα του πλανήτη μας ήταν τοξική για τη ζωή, όπως τη γνωρίζουμε, αποτελούμενη από διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και άλλα αέρια. Ωστόσο, από την Παλαιοπρωτεροζωική Εποχή (2,5-1,6 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), σημειώθηκε μια δραματική αλλαγή όπου το οξυγόνο άρχισε να εισάγεται στην ατμόσφαιρα - γνωστό ως το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης (GOE).
Μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι αν αυτό το γεγονός - το οποίο ήταν το αποτέλεσμα των φωτοσυνθετικών βακτηρίων που άλλαξαν την ατμόσφαιρα - συνέβη γρήγορα ή όχι. Ωστόσο, σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη από μια ομάδα διεθνών επιστημόνων, το γεγονός αυτό ήταν πολύ πιο γρήγορο από ό, τι πιστεύεται προηγουμένως. Με βάση τα πρόσφατα ανακαλυφθέντα γεωλογικά στοιχεία, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η εισαγωγή οξυγόνου στην ατμόσφαιρά μας ήταν «περισσότερο σαν μια μάνικα πυρκαγιάς» παρά μια στάλα.
Η μελέτη, με τίτλο «Οι εξατμίτες δύο δισεκατομμυρίων ετών συλλαμβάνουν τη μεγάλη οξείδωση της Γης», εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επιστήμη. Με επικεφαλής την Clara Blättler, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο Τμήμα Γεωεπιστημών του Princeton, η ομάδα περιλάμβανε επίσης μέλη από το Ινστιτούτο Επιστήμης του Διαστήματος Blue Marble, το Karelian Science Center, τη Βρετανική Γεωλογική Έρευνα, τη Γεωλογική Έρευνα της Νορβηγίας και πολλά πανεπιστήμια .
Εν ολίγοις, η Μεγάλη Εκδήλωση Οξυγόνωσης ξεκίνησε πριν από περίπου 2,45 δισεκατομμύρια χρόνια πριν στην αρχή του Πρωτοζωικού αιώνα. Αυτή η διαδικασία πιστεύεται ότι ήταν το αποτέλεσμα των κυανοβακτηρίων να μεταβολίζουν αργά το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και να παράγουν αέριο οξυγόνο, το οποίο τώρα αποτελεί περίπου το 20% της ατμόσφαιρας μας. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να θέσουν πολλά εμπόδια σε αυτήν την περίοδο.
Ευτυχώς, μια ομάδα γεωλόγων από τη Γεωλογική Έρευνα της Νορβηγίας - σε συνεργασία με το Κέντρο Ερευνών της Καρελίας στο Πετροζαβόντσκ της Ρωσίας - πρόσφατα ανέκτησε δείγματα διατηρημένων κρυσταλλωμένων αλάτων στη Ρωσία που χρονολογούνται από αυτήν την περίοδο. Αφαιρέθηκαν από μια τρύπα βάθους 1,9 χιλιομέτρων (1,2 μίλια) στην Καρελία στη βορειοδυτική Ρωσία, από το χώρο γεώτρησης της Onega Parametric Hole (OPH) στις δυτικές όχθες της λίμνης Onega.
Αυτοί οι κρύσταλλοι αλατιού, που είναι περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ήταν το αποτέλεσμα της εξάτμισης του αρχαίου θαλασσινού νερού. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δείγματα, η Blättler και η ομάδα της κατάφεραν να μάθουν πράγματα για τη σύνθεση των ωκεανών και την ατμόσφαιρα που υπήρχε στη Γη γύρω από την εποχή των GOE. Για αρχάριους, η ομάδα αποφάσισε ότι περιείχε μια εκπληκτικά μεγάλη ποσότητα θειικού άλατος, η οποία είναι το αποτέλεσμα της αντίδρασης θαλασσινού νερού με οξυγόνο.
Ως Aivo Lepland - ερευνητής στη Γεωλογική Έρευνα της Νορβηγίας, ειδικός γεωλογίας στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ταλίν και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης - εξήγησε στο πρόσφατο δελτίο τύπου του Princeton:
«Αυτή είναι η ισχυρότερη απόδειξη ότι το αρχαίο θαλασσινό νερό από το οποίο κατακρημνίστηκαν αυτά τα ορυκτά είχε υψηλές συγκεντρώσεις θειικού άλατος φτάνοντας τουλάχιστον το 30% του σημερινού θειικού ωκεανού, όπως δείχνουν οι εκτιμήσεις μας. Αυτό είναι πολύ υψηλότερο από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως και θα απαιτηθεί σημαντική επανεξέταση του μεγέθους της οξυγόνωσης του συστήματος ατμόσφαιρας-ωκεανού 2 δισεκατομμυρίων ετών της Γης ».
Πριν από αυτό, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι πόσο καιρό χρειάστηκε για να φτάσει η ατμόσφαιρα στην τρέχουσα ισορροπία αζώτου και οξυγόνου, κάτι που είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε. Βασικά, η γνώμη διαιρέθηκε μεταξύ του ότι ήταν κάτι που συνέβη γρήγορα ή συνέβη κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών. Μεγάλο μέρος προέρχεται από το γεγονός ότι τα παλαιότερα άλατα βράχου που ανακαλύφθηκαν χρονολογούνται πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια.
«Ήταν δύσκολο να δοκιμάσουμε αυτές τις ιδέες επειδή δεν είχαμε στοιχεία από εκείνη την εποχή για να μας πείτε για τη σύνθεση της ατμόσφαιρας», δήλωσε ο Blättler. Ωστόσο, ανακαλύπτοντας άλατα βράχου ηλικίας περίπου 2 δισεκατομμυρίων ετών, οι επιστήμονες έχουν πλέον τις αποδείξεις ότι πρέπει να θέσουν περιορισμούς στην GOE. Το εύρημα ήταν επίσης πολύ τυχερό, δεδομένου ότι τέτοια δείγματα αλάτων βράχου είναι μάλλον εύθραυστα.
Τα δείγματα που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν τη μελέτη περιείχαν αλογίτη (που είναι χημικά πανομοιότυπο με επιτραπέζιο αλάτι ή χλωριούχο νάτριο) καθώς και άλλα άλατα ασβεστίου, μαγνησίου και καλίου - τα οποία διαλύονται εύκολα με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, το δείγμα που ελήφθη σε αυτήν την περίπτωση διατηρήθηκε εξαιρετικά καλά διατηρημένο βαθιά μέσα στη Γη. Ως εκ τούτου, είναι σε θέση να παρέχουν στους επιστήμονες ανεκτίμητες ενδείξεις για το τι συνέβη γύρω από την εποχή της GOE.
Κοιτάζοντας μπροστά, αυτή η τελευταία μελέτη είναι πιθανό να οδηγήσει σε νέα μοντέλα που εξηγούν τι συνέβη μετά το GOE να προκαλέσει τη συγκέντρωση αερίου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα μας. Όπως εξήγησε ο John Higgins, επίκουρος καθηγητής γεωεπιστημών στο Princeton, ο οποίος παρείχε ερμηνεία της γεωχημικής ανάλυσης:
«Αυτή είναι μια αρκετά ειδική κατηγορία γεωλογικών καταθέσεων. Υπήρξε πολλή συζήτηση σχετικά με το αν το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης, το οποίο συνδέεται με την αύξηση και τη μείωση σε διάφορα χημικά σήματα, αντιπροσωπεύει μια μεγάλη αλλαγή στην παραγωγή οξυγόνου, ή απλά ένα όριο που ξεπεράστηκε. Η ουσία είναι ότι αυτό το έγγραφο παρέχει στοιχεία ότι η οξυγόνωση της Γης κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου περιελάμβανε πολλή παραγωγή οξυγόνου… Μπορεί να υπήρξαν σημαντικές αλλαγές στους κύκλους ανατροφοδότησης στην ξηρά ή στους ωκεανούς ή μια μεγάλη αύξηση στην παραγωγή οξυγόνου κατά μικρόβια, αλλά με κάθε τρόπο ήταν πολύ πιο δραματικό από ό, τι είχαμε κατανοήσει προηγουμένως. "
Αυτά τα μοντέλα είναι επίσης πιθανό να βοηθήσουν στο κυνήγι ζωής πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Κατανοώντας τι συνέβη στον πλανήτη μας πριν από δισεκατομμύρια χρόνια για να τον καταστήσουμε κατάλληλο για ζωή, θα είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε αυτές τις ίδιες συνθήκες και διαδικασίες σε άλλους πλανήτες.
