לפני כ -2.4 מיליארד שנה, האווירה של כדור הארץ עברה שינוי עצום המכונה "אירוע החמצון הגדול". כעת חוקרים ממרכז ניו-יורק לאסטרוביולוגיה במכון הפוליטכני רנססלר משתמשים בכמה מהמינרלים העתיקים ביותר הידועים שקיימים כדי להבין את מה שאולי התרחש כחמישה מיליון שנה לאחר קום כדור הארץ.
לרוב, מדענים תיאורו כי האטמוספרה של כדור הארץ הקדום נשלטה על ידי מתאן רעיל, פחמן חד-חמצני, מימן גופרתי ואמוניה. תערובת מופחתת מאוד זו מביאה לכמות מוגבלת של חמצן והביאה למגוון רחב של תיאוריות לגבי האופן בו החיים החלו בסביבה עוינת כל כך. עם זאת, על ידי התבוננות מקרוב במינרלים קדומים לרמות החמצון, מדענים ברנססלר הוכיחו שהאווירה של כדור הארץ הקדום לא הייתה כזו בכלל ... אבל החזיקו בכמויות גדולות של מים, פחמן דו חמצני ודו-חמצני.
"כעת אנו יכולים לומר בוודאות כי מדענים רבים החוקרים את מקורות החיים על כדור הארץ פשוט בחרו באווירה הלא נכונה," אמר ברוס ווטסון, פרופסור למכון במכון ברנסלייר.
איך הם יכולים להיות כל כך בטוחים? הממצאים שלהם תלויים בתיאוריה כי האטמוספרה של כדור הארץ נוצרה וולקנית. בכל פעם שמגמה זורמת אל פני השטח היא משחררת גזים. אם הוא לא מגיע לפסגה, הוא מתקשר עם הסלעים שמסביב בהם הוא מתקרר והופך למפקד סלעי בפני עצמו. משקעים אלה - ובנייתם היסודית - מאפשרים למדע לצייר דיוקן מדויק של התנאים בזמן התהוותם.
"מרבית המדענים יטענו שההתפשטות הזו מהמאגמה הייתה הקלט העיקרי לאווירה", אמר ווטסון. "כדי להבין את אופי האטמוספרה 'בהתחלה' היינו צריכים לקבוע אילו מינים בגז היו בקסומות המספקות את האווירה."
אחד המרכיבים החשובים מבין כל מרכיבי המאגמה הוא זירקון - מינרל כמעט ישן כמו כדור הארץ עצמו. על ידי קביעת רמות החמצון של הקסמות שיצרו את הזירקונים העתיקים הללו, מדענים מסוגלים להסיק כמה חמצן שוחרר לאטמוספירה.
"על ידי קביעת מצב החמצון של הקסמות שיצרו זירקון, נוכל לקבוע את סוגי הגזים שבסופו של דבר יעשו את דרכם אל האטמוספרה", אמר הכותב הראשי של המחקר Dustin Trail, חוקר פוסט-דוקטורט במרכז לאסטרוביולוגיה.
כדי לאפשר את עבודתם, הצוות התחיל לבשל מגמה במסגרת מעבדתית - מה שהביא ליצירת מד חמצון שיסייע להם בהשוואת הדגימות המלאכותיות שלהם מול זירקונים טבעיים. המחקר שלהם כלל גם עין פקוחה למתכת אדמה נדירה בשם cerium שיכולה להתקיים בשני מצבי חמצון. על ידי חשיפת Cerium בזירקון, הצוות יכול להיות בטוח שהאווירה הייתה מחומצנת יותר לאחר היווצרותם. ממצאים חדשים אלה מצביעים על מצב אטמוספרי הדומה יותר לתנאינו בימינו ... מהווה את הדרך לנקודת התחלה חדשה עליה ניתן לבסס את ראשית החיים על פני כדור הארץ.
"הכוכב שלנו הוא השלב בו כל החיים התגלגלו," אמר ווטסון. "אנחנו אפילו לא יכולים להתחיל לדבר על החיים על כדור הארץ עד שנדע מה השלב הזה. ותנאי החמצן היו חשובים ביותר מכיוון שהם משפיעים על סוגי המולקולות האורגניות שיכולות להיווצר. "
בעוד ש"חיים כפי שאנו מכירים "תלויים מאוד בחמצן, האווירה הנוכחית שלנו ככל הנראה אינה המודל האידיאלי לחיים קדומים. סביר להניח שאווירה עשירה במתאן עשויה "להיות בעל פוטנציאל ביולוגי הרבה יותר לקפוץ מתרכובות אורגניות לחומצות אמינו תומכות חיים ו- DNA." זה משאיר את הדלת לרווחה לתיאוריות חלופיות, כמו פנספרמיה. אבל אל תמכור את תוצאות הקבוצה. הם עדיין חושפים את טבעם ההתחלתי של הגזים כאן על כדור הארץ, גם אם הם לא פותרים את החידה של אירוע החמצון הגדול.
מקור סיפור מקורי: פרסום חדשות המכון הפוליטכני של רנססלייר.
