Więc kiedy i gdzie O2 zaczął się gromadzić na Ziemi?

Badając starożytne skały, naukowcy ustalili, że gdzieś pomiędzy 2,5 a 2,3 miliarda lat temu, Ziemia przeszła to, co naukowcy nazywają „Wielkim Wydarzeniem Utleniania” lub w skrócie „GOE”. O2 po raz pierwszy zgromadził się w atmosferze Ziemi w tym czasie i był obecny od tego czasu.

Poprzez liczne badania w tej dziedzinie badań, jednak dowody pojawiły się, że były niewielkie ilości O2 w małych obszarach starożytnych płytkich oceanów Ziemi przed GOE. A w badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmie Nature Geoscience, zespół badawczy kierowany przez naukowców z Arizona State University (ASU) dostarczył przekonujących dowodów na znaczące natlenienie oceanów przed GOE, na większą skalę i na większe głębokości niż wcześniej uznano.

Do tego badania, zespół obrał za cel zestaw morskich skał osadowych sprzed 2,5 miliarda lat z Zachodniej Australii znanych jako Mt. McRae Shale. „Skały te były idealne do naszych badań, ponieważ wcześniej wykazano, że zostały one zdeponowane podczas anomalnego epizodu tlenowego przed Wielkim Wydarzeniem Utleniania”, mówi główny autor Chadlin Ostrander z ASU’s School of Earth and Space Exploration.

Łupki to skały osadowe, które w pewnym momencie w przeszłości Ziemi zostały zdeponowane na dnie morskim starożytnych oceanów. W niektórych przypadkach łupki te zawierają chemiczne odciski palców starożytnych oceanów, w których zostały zdeponowane.

Do tych badań Ostrander rozpuścił próbki łupków i oddzielił interesujące go pierwiastki w czystym laboratorium, a następnie zmierzył skład izotopowy na spektrometrze mas. Proces ten został zakończony z pomocą współautorów: Sune Nielsen z Woods Hole Oceanographic Institution (Massachusetts); Jeremy Owens z Florida State University; Brian Kendall z University of Waterloo (Ontario, Kanada); naukowcy Gwyneth Gordon i Stephen Romaniello z ASU’s School of Earth and Space Exploration; oraz Ariel Anbar z ASU’s School of Earth and Space Exploration i School of Molecular Sciences. Zbieranie danych trwało ponad rok i wykorzystano obiekty w Woods Hole Oceanographic Institution, Florida State University i ASU.

Używając spektrometrów masowych, zespół zmierzył skład izotopów talu i molibdenu w Mt. McRae Shale. To był pierwszy raz, kiedy oba systemy izotopów zostały zmierzone w tym samym zestawie próbek łupków. Zgodnie z hipotezą, przewidywalny wzór izotopów talu i molibdenu wyłonił się, wskazując, że minerały tlenku manganu zostały pochowane w dnie morskim na dużych obszarach starożytnego oceanu. Dla tego pochówku do wystąpienia, O2 musiał być obecny aż do dna morskiego 2.5 mld lat temu.

Te ustalenia poprawiają naukowców „zrozumienie Ziemi historii oceanu tlenu. Akumulacja O2 prawdopodobnie nie był ograniczony do małych porcji powierzchni oceanu przed GOE. Bardziej prawdopodobne, akumulacja O2 rozszerzone na dużych obszarach oceanu i rozszerzone daleko w głębi oceanu. W niektórych z tych obszarów, akumulacja O2 wydaje się nawet rozszerzona aż do dna morskiego.

„Nasze odkrycie zmusza nas do ponownego przemyślenia początkowego natlenienia Ziemi”, stwierdza Ostrander. „Wiele linii dowodowych sugeruje, że O2 zaczął gromadzić się w atmosferze Ziemi po około 2,5 miliarda lat temu podczas GOE. Jednakże, obecnie jest oczywiste, że początkowe natlenienie Ziemi to historia zakorzeniona w oceanie. O2 prawdopodobnie zgromadził się w oceanach Ziemi — do znaczących poziomów, zgodnie z naszymi danymi — na długo przed zrobieniem tego w atmosferze.”

„Teraz, gdy wiemy, kiedy i gdzie O2 zaczął się gromadzić, następnym pytaniem jest dlaczego” mówi profesor ASU Prezydent i współautor Anbar. „Sądzimy, że bakterie, które produkują O2, rozwijały się w oceanach na długo przed tym, jak O2 zaczęło się gromadzić w atmosferze. Co się zmieniło, by spowodować to nagromadzenie? Nad tym właśnie teraz pracujemy.”

.