کشف راز ۲.۳ میلیارد ساله حفظ اکسیژن زمین؛ گجت و موبایل

یک سیستم بازیافت باستانی در اقیانوس‌ها ۲.۳ میلیارد سال پیش باعث شد سیاره زمین سطح اکسیژن لازم برای بقای حیات را حفظ کند. این کشف، معمای دیرینه دانشمندان درباره نحوه زیست‌پذیری زمین در طول میلیون‌ها سال را حل کرد و نشان داد که تغییرات شیمیایی آب‌های اولیه مستقیماً در تثبیت جو نقش داشته است.

درک این مکانیسم دیدگاه ما را نسبت به تکامل اولین اشکال حیات تغییر می‌دهد. اگر سطح اکسیژن به دلیل این چرخه در دوره‌های طولانی در وضعیت مطلوبی بوده است، احتمالاً عوامل بیولوژیکی یا محدودیت‌های محیطی دیگری باعث شدند ظهور موجودات پیچیده زمان بیشتری ببرد.

چرخه فسفر و تثبیت اکسیژن در اقیانوس‌ها

زمین بیش از ۲ میلیارد سال پیش متحول شد و اکسیژن شروع به تجمع در جو کرد. این دوران که با نام رویداد Great Oxidation Event شناخته می‌شود، نقطه عطفی بود که اکسیژن را به جزئی دائمی از اتمسفر تبدیل کرد.

محققان اکنون حلقه‌ای از بازخورد را شناسایی کرده‌اند که توضیح می‌دهد اکسیژن چگونه در سطوح بالا باقی ماند. با پخش شدن اکسیژن در اقیانوس‌ها، غلظت سولفات افزایش یافت و برخی میکروب‌ها از این ترکیب برای تجزیه مواد آلی استفاده کردند. در این فرآیند، فسفر دوباره به آب بازگشت.

افزایش دسترسی به فسفر، بهره‌وری زیستی را به شدت بالا برد. در نتیجه، مقدار بیشتری از کربن آلی به‌جای تجزیه شدن در رسوبات کف دریا دفن شد. چون تجزیه مواد آلی اکسیژن مصرف می‌کند، دفن شدن کربن باعث تجمع بیشتر اکسیژن در جو شد.

برای مطالعه بیشتر درباره پدیده‌های زیست‌محیطی، تصاویر ناسا از شکوفایی گل‌های استرالیا را مشاهده کنید.

پژوهش دانشگاه کالیفرنیا ریورزاید در سنگ‌های آفریقای جنوبی

اندرو بکر، زمین‌شناس دانشگاه کالیفرنیا ریورزاید، با تحلیل نمونه‌های سنگی باستانی در آفریقای جنوبی به این نتایج دست یافت. تیم او از تکنیکی استفاده کرد که فسفر فعال زیستی را از فسفر محبوس در کانی‌ها جدا می‌کند. این تفکیک شیمیایی تصویر دقیقی از سطح مواد مغذی در اقیانوس‌های باستان ارائه می‌دهد. داده‌ها نشان می‌دهد سطح اکسیژن پس از رویداد بزرگ اکسیداسیون ثابت نبود و نوسانات شدیدی داشت که ده‌ها میلیون سال بر شیمی اقیانوس‌ها تأثیر گذاشت.

موجودات زنده بدون فسفر نمی‌توانند به‌درستی رشد کنند یا فعالیت کنند. وقتی مقدار این ماده در اقیانوس‌ها افزایش یافت، امکان دفن کربن آلی بیشتری فراهم شد. نتیجه جانبی این فرآیند، انتشار بیشتر اکسیژن در جو بود.

بکر معتقد است درک این پیوندها دیدگاه دقیق‌تری درباره آینده زیست‌پذیری زمین و معیارهای جست‌وجوی حیات در سیارات دیگر می‌دهد. این یافته‌ها برای شناخت سیارات اقیانوسی دوردست کاربرد دارد، زیرا وجود آب به تنهایی برای حمایت بلندمدت از حیات کافی نیست.

تأثیر این چرخه در دوران معاصر نیز دیده می‌شود. تغییرات اقلیمی فعلی باعث کاهش اکسیژن در بخش‌هایی از اقیانوس‌ها شده است. تداوم این روند می‌تواند چرخه بازیافت فسفر را مختل کرده و مقاومت اکسیستم‌های دریایی در برابر استرس‌های محیطی را کاهش دهد.

بکر در مورد دقت این روش جدید می‌گوید: «اکنون می‌توانیم فسفری را که برای موجودات در دسترس بود، از فسفر محبوس جدا کنیم. این موضوع تصویر بسیار دقیق‌تری از سطح مواد مغذی در اقیانوس‌های باستان به ما می‌دهد.»

تاریخ زمین ثابت می‌کند که اکسیژن، مواد مغذی و حیات به‌صورت هم‌زمان تکامل یافته‌اند. شناسایی این روابط شیمیایی به محققان کمک می‌کند تا در جست‌وجوی نشانه‌های حیات در خارج از زمین، معیارهای دقیق‌تری را به کار بگیرند.