Kdy a kde se tedy na Zemi začal vytvářet O2?

Studiem starověkých hornin vědci zjistili, že někdy před 2,5 až 2,3 miliardami let prošla Země událostí, kterou vědci nazývají „Velká oxidační událost“ nebo zkráceně „GOE“. V této době se v zemské atmosféře poprvé nahromadil O2 a od té doby je v ní přítomen.

Díky četným studiím v této oblasti výzkumu se však objevily důkazy, že v malých oblastech dávných mělkých oceánů Země bylo před GOE menší množství O2. A ve studii publikované nedávno v časopise Nature Geoscience poskytl výzkumný tým vedený vědci z Arizonské státní univerzity (ASU) přesvědčivé důkazy o významném okysličování oceánů před GOE, a to ve větším měřítku a do větších hloubek, než se dosud předpokládalo.

Pro tuto studii se tým zaměřil na soubor 2,5 miliardy let starých mořských sedimentárních hornin ze západní Austrálie známých jako Mt McRae Shale. „Tyto horniny byly pro naši studii ideální, protože se již dříve ukázalo, že byly uloženy během anomální epizody okysličování před Velkou oxidační událostí,“ říká hlavní autor Chadlin Ostrander z ASU’s School of Earth and Space Exploration.

Shales jsou sedimentární horniny, které byly v určité době v minulosti Země uloženy na mořském dně dávných oceánů. V některých případech tyto břidlice obsahují chemické otisky dávných oceánů, ve kterých byly uloženy.

Pro tento výzkum Ostrander rozpustil vzorky břidlic a v čisté laboratoři oddělil prvky, které ho zajímaly, a poté změřil izotopové složení na hmotnostním spektrometru. Na tomto postupu se podíleli spoluautoři Sune Nielsen z Woods Hole Oceanographic Institution (Massachusetts), Jeremy Owens z Floridské státní univerzity, Brian Kendall z University of Waterloo (Ontario, Kanada), vědci Gwyneth Gordon a Stephen Romaniello ze School of Earth and Space Exploration ASU a Ariel Anbar ze School of Earth and Space Exploration a School of Molecular Sciences ASU. Sběr dat trval více než rok a využíval zařízení ve Woods Hole Oceanographic Institution, na Floridské státní univerzitě a na ASU.

Pomocí hmotnostních spektrometrů tým měřil složení izotopů thalia a molybdenu v břidlicích Mt McRae. Bylo to poprvé, kdy byly oba izotopové systémy měřeny ve stejném souboru vzorků břidlic. Jak se předpokládalo, objevil se předvídatelný vzorec izotopů thalia a molybdenu, který naznačuje, že minerály oxidu manganičitého byly pohřbívány na mořském dně v rozsáhlých oblastech dávného oceánu. Aby k tomuto pohřbívání mohlo dojít, musel být O2 přítomen až na mořském dně před 2,5 miliardami let.

Tato zjištění zlepšují znalosti vědců o historii okysličování zemského oceánu. Akumulace O2 se před GOE pravděpodobně neomezovala jen na malé části povrchového oceánu. Pravděpodobnější je, že se akumulace O2 rozšířila na velké oblasti oceánu a sahala daleko do jeho hloubek. V některých z těchto oblastí se zdá, že akumulace O2 sahala dokonce až na mořské dno.

„Náš objev nás nutí přehodnotit počáteční okysličování Země,“ uvádí Ostrander. „Mnoho důkazů naznačuje, že O2 se v zemské atmosféře začal hromadit přibližně po období GOE před 2,5 miliardami let. Nyní je však zřejmé, že počáteční okysličování Země má své kořeny v oceánu. O2 se pravděpodobně nahromadil v pozemských oceánech – podle našich údajů na významnou úroveň – mnohem dříve, než se tak stalo v atmosféře.“

„Nyní, když víme, kdy a kde se O2 začal hromadit, je další otázkou, proč,“ říká profesor a spoluautor výzkumu, prezident ASU Anbar. „Domníváme se, že bakteriím, které produkují O2, se v oceánech dařilo dávno předtím, než se O2 začal hromadit v atmosféře. Co se změnilo a způsobilo toto hromadění? Na tom pracujeme dál.“