Pred milijardami let se je Zemljino okolje zelo razlikovalo od tistega, ki ga poznamo danes. V bistvu je bilo prvotno ozračje našega planeta strupeno za življenje, kot ga poznamo, sestavljeno iz ogljikovega dioksida, dušika in drugih plinov. Vendar se je v paleoproterozojski dobi (pred 2,5–1,6 milijarde let) zgodila dramatična sprememba, ko se je v ozračje začel vnašati kisik - znan kot Veliki oksidacijski dogodek (GOE).
Do nedavnega znanstveniki niso bili prepričani, ali se je ta dogodek - ki je posledica fotosintetskih bakterij, ki spreminjajo ozračje - zgodil hitro ali ne. Vendar pa je bil po nedavni študiji skupine mednarodnih znanstvenikov ta dogodek veliko hitrejši, kot se je prej mislilo. Na podlagi na novo odkritih geoloških dokazov je skupina zaključila, da je vnos kisika v naše ozračje "bolj kot požarna cev" kot zvijača.
Študija z naslovom "dve milijardi milijard let stari evaporiti zajamejo veliko oksidacijo Zemlje", nedavno objavljena v reviji Znanost. Pod vodstvom Clare Blättler, podoktorskega raziskovalnega sodelavca na oddelku za geoznanosti na Princetonu, so v ekipo sodelovali tudi člani iz vesoljskega inštituta za modri marmor, karelijskega znanstvenega centra, britanskega geološkega zavoda, norveškega geološkega zavoda in številnih univerz .
Skratka, Veliki dogodek oksigenacije se je zgodil pred približno 2,45 milijarde let na začetku proterozojskega eona. Verjamemo, da je ta proces posledica cianobakterij, ki počasi presnavljajo ogljikov dioksid (CO2) in proizvajajo kisik, kar zdaj predstavlja približno 20% naše atmosfere. Vendar pa do nedavnega znanstveniki niso mogli veliko ovirati omejitev tega obdobja.
Na srečo je ekipa geologov iz Geološkega raziskovanja Norveške - v sodelovanju s Karelskim raziskovalnim centrom v Petrozavodsku v Rusiji - nedavno odvzela vzorce konzerviranih kristaliziranih soli v Rusiji, ki so datirani v to obdobje. Izvlečeni so bili iz 1,9 km globoke (1,2 milje) luknje v Kareliji na severozahodu Rusije, iz vrtanja Onega Parametric Hole (OPH) na zahodnih obalah Onegaškega jezera.
Ti kristali soli, stari približno 2 milijardi let, so bili posledica izhlapevanja starodavne morske vode. S pomočjo teh vzorcev sta Blättlerjeva in njena ekipa lahko izvedeli nekaj o sestavi oceanov in atmosferi, ki je obstajala na Zemlji v času GOE. Za začetek je ekipa ugotovila, da vsebujejo presenetljivo veliko sulfata, ki je posledica reakcije morske vode s kisikom.
Kot je v nedavnem sporočilu za javnost Princeton pojasnil Aivo Lepland - raziskovalec na Geološkem zavodu Norveške, specialist geologije na tehnološki univerzi v Talinu in višji avtor študije:
"To je najmočnejši dokaz, da so v starodavni morski vodi, iz katere so se oborili minerali, visoke koncentracije sulfata dosegle vsaj 30 odstotkov današnjega oceanskega sulfata, kot kažejo naše ocene. To je veliko več, kot so mislili prej, zato bo potrebno precej preučiti obseg oksigenacije Zemljinega 2 milijard let starega sistema ozračja in oceanov. "
Pred tem znanstveniki niso bili prepričani, koliko časa je trajalo, da naše ozračje doseže trenutno ravnovesje dušika in kisika, kar je bistveno za življenje, kot ga poznamo. V bistvu je bilo mnenje razdeljeno med tem, da gre za nekaj, kar se je zgodilo hitro ali se je zgodilo v milijonih let. Velik del tega izhaja iz dejstva, da so najstarejše odkrite kamene soli datirane pred milijardo let.
"Težko je bilo preizkusiti te ideje, saj nismo imeli dokazov iz tiste dobe, ki bi nam govorili o sestavi ozračja," je dejal Blättler. Vendar pa znanstveniki z odkritjem kamnitih soli, starih približno 2 milijard let, zdaj dokazujejo, da morajo GOE omejiti. Najdba je bila tudi zelo posrečena, glede na to, da so takšni vzorci kamnitih soli precej krhki.
Vzorci, uporabljeni za to študijo, so vsebovali halit (ki je kemijsko enak namizni soli ali natrijevemu kloridu) ter druge soli kalcija, magnezija in kalija, ki se sčasoma zlahka raztopijo. Vendar je bil vzorec, pridobljen v tem primeru, izjemno dobro ohranjen globoko v Zemlji. Tako lahko znanstvenikom zagotovijo neprecenljive namige o tem, kaj se je zgodilo v času GOE.
Če pogledamo naprej, bo ta zadnja študija verjetno pripeljala do novih modelov, ki pojasnjujejo, kaj se je zgodilo po GOE, zaradi česar se je v našem ozračju kopičil kisikov plin. Kot je pojasnil John Higgins, docent za geoznanosti na Princetonu, ki je opravil interpretacijo geokemične analize, je pojasnil:
"To je precej poseben razred geoloških nahajališč. Veliko se je razpravljalo o tem, ali veliki dogodek oksidacije, ki je vezan na povečanje in zmanjšanje različnih kemijskih signalov, pomeni veliko spremembo v proizvodnji kisika ali le prag, ki je bil prestopljen. Zaključek je v tem, da ta prispevek dokazuje, da je oksigenacija Zemlje v tem časovnem obdobju vključevala veliko proizvodnje kisika ... Morda je prišlo do pomembnih sprememb v ciklih povratnih informacij na kopnem ali v oceanih ali do večjega povečanja proizvodnje kisika s mikrobi, a tako ali tako je bilo veliko bolj dramatično, kot smo se že prej razumeli. "
Ti modeli bodo verjetno pomagali tudi pri iskanju življenja zunaj našega Osončja. Če bomo razumeli, kaj se je pred milijardami let na našem planetu dogajalo, da bi bilo primerno za življenje, bomo lahko te iste pogoje in procese opazili tudi na drugih planetih.
