כדור הארץ. אשראי תמונה: נאס"א לחץ להגדלה
ההיסטוריה של החיים על כדור הארץ קשורה קשר הדוק להופעת החמצן באטמוספרה. הקונצנזוס המדעי הנוכחי גורס כי כמויות משמעותיות של חמצן הופיעו לראשונה באטמוספירה של כדור הארץ לפני כ -2.4 מיליארד שנה, כאשר עלייה גדולה נוספת של חמצן אטמוספרי התרחשה הרבה יותר מאוחר, אולי לפני כ- 600 מיליון שנה.
עם זאת, ממצאים חדשים של גיאולוגים מאוניברסיטת מרילנד מראים כי הקפיצה השנייה בחמצן האטמוספרי למעשה החלה הרבה יותר מוקדם והתרחשה בהדרגה יותר ממה שחשבו בעבר. הממצאים התאפשרו באמצעות כלי חדש למעקב אחר חיי המיקרוביום בסביבות עתיקות שפותחו במרילנד. במימון הקרן הלאומית למדע ונאס"א, העבודה מופיעה בגיליון המדע של ה- 2 בדצמבר.
החוקר הבוגר דייוויד ג'ונסטון, מדען המחקר בוסוול ווינג ועמיתיו במחלקה לגיאולוגיה ומדעי כדור הארץ באוניברסיטת מרילנד, הוביל צוות בינלאומי של חוקרים שהשתמש במדידות דיוק גבוה של איזוטופ גופרית נדיר, 33S, כדי לקבוע כי ימי קדום מיקרובים המכונים פרוקריוטים חסרי פרופורציות של גופרית היו פעילים באופן נרחב כמעט 500 מיליון שנה קודם לכן ממה שחשבו בעבר.
תרכובות הגופרית הביניים המשמשות חיידקים חסרי פרופורציות אלו נוצרות על ידי חשיפה של מינרלים גופרייםיים לגז חמצן. לפיכך, עדויות על פעילות נרחבת של סוג זה של חיידקים התפרשו על ידי מדענים כעדות לעלייה בתכולת החמצן האטמוספרי.
"מדידות אלה רומזות כי הפרופורציה של תרכובת הגופרית הייתה חלק פעיל במחזור הגופרית עד לפני [1.3 מיליון שנה], וכי ייתכן שחמצון מתמשך של פני כדור הארץ התאפיין את [פרוטרוזואוזית האמצע]", כותבים המחברים.
ה- Proterozoic היא התקופה בתולדות כדור הארץ מלפני כ -2.4 מיליארד שנה עד לפני 545 מיליון שנה.
"הממצאים מדגימים כי ניתן להשתמש בשיטת המחקר החדשה המבוססת על 33S כדי למעקב ייחודי אחר נוכחותם ואופיים של חיי המיקרוביאליות בסביבות עתיקות ולהעניק הצצה להתפתחות בפעולה," אמר ג'ונסטון. "גישה זו מספקת כלי חדש משמעותי בחיפוש האסטרוביולוגי אחר החיים המוקדמים על פני כדור הארץ ומחוצה לו."
האוויר שאנו נושמים
כאשר הכוכב שלנו נוצר לפני כ -4.5 מיליארד שנה, כמעט כל החמצן בכדור הארץ היה קשור כימית לאלמנטים אחרים. זה היה בתרכובות מוצקות כמו קוורץ ומינרלים אחרים של סיליקט, בתרכובות נוזליות כמו מים, ובתרכובות גזים כמו גופרית דו-חמצנית ופחמן דו-חמצני. חמצן חופשי - הגז שמאפשר לנו לנשום, ואשר חיוני לכל החיים המתקדמים - היה כמעט ולא קיים.
מדענים חשבו זה מכבר כי הופעת החמצן באטמוספירה התאפיינה בשתי קפיצות ברורות ברמות החמצן. בשנים האחרונות החוקרים השתמשו בשיטה שפותחה על ידי הגיאולוג של אוניברסיטת מרילנד ג'יימס פרחקאר ועמיתיו במרילנד כדי לקבוע באופן סופי שכמויות משמעותיות של חמצן הופיעו לראשונה באטמוספירה של כדור הארץ לפני כ -2.4 מיליארד שנה. לעיתים מכונה "אירוע החמצון הגדול", עליה זו מסמלת את תחילתה של התקופה הפרוטרוזוזית.
קונצנזוס מדעי כללי קבע גם כי העלייה הגדולה השנייה בחמצן האטמוספרי התרחשה לפני כ -600 מיליון שנה, כאשר החמצן עלה לרמות מודרניות כמעט באותה תקופה. עדויות לבעלי חיים רב-תאיים מופיעות לראשונה בגיאולוגית סביב הזמן הזה.
"היו דיונים רבים בשאלה האם העלייה הגדולה השנייה בחמצן האטמוספרי הייתה מהירה ודרך צעד, או איטית ומתקדמת", אמר ווינג. "התוצאות שלנו תומכות ברעיון שהעלייה השנייה הייתה פרוגרסיבית והחלה לפני כ -1.3 מיליארד שנה, ולא לפני 0.6 מיליארד שנה."
בנוסף לג'ונסטון, כותבי מרילנד של וינג במאמר ב -2 בדצמבר הם עמיתים לגיאולוגיה ג'יימס פרקאר וג'יי קאופמן. הקבוצה שלהם פועלת לתיעוד קשרים בין איזוטופי גופרית לבין התפתחות האטמוספירה של כדור הארץ באמצעות שילוב של מחקר שדה, ניתוח מעבדה של דגימות סלע, מודלים גיאוכימיים, ניסויים פוטוכימיים עם גזים נושאי גופרית וניסויים מיקרוביאליים.
"הפרופורציה של גופרית מיקרוביאלית פעילה ב- Mesoproterozoic" מאת דייוויד ט. ג'ונסטון, בוסוול א. ווינג, ג'יימס פרקהאר ואלן ג'. קאופמן, אוניברסיטת מרילנד; הראלד שטראוס, אוניברסיט? טימותי ו. ליונס, אוניברסיטת קליפורניה בריברסייד; לינדה סי קאה, אוניברסיטת טנסי; דונלד א. קנפילד, אוניברסיטת דרום דנמרק: מדע, 2 בדצמבר, 2005.
המקור המקורי: מהדורת חדשות UM
