Cerita bumi: Teka-teki oksigen diselesaikan?

Kerak bumi awal mungkin telah "menelan" oksigen pertama

Adakah kerak bumi telah memperlambat pengayaan atmosfera asal dengan oksigen? © Brendelsignature / CC-by-sa 3.0
membaca dengan kuat

Brakeman dalam Sistem Bumi: Untuk penyelidik lama telah membingungkan mengapa atmosfer bumi hanya menjadi kaya oksigen selepas penangguhan. Kini mereka mungkin menemui "pelakunya": kerak bumi purba. Kerana ini masih dikuasai kira-kira tiga bilion tahun yang lalu oleh mineral yang mempromosikan reaksi yang memakan oksigen. Hanya apabila ini berubah, oksigen yang dihasilkan oleh alga mencapai atmosfera, seperti yang dilaporkan penyelidik dalam jurnal "Alam Geoscience".

Bumi awal masih tidak begitu mesra untuk hidup: hingga kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu, atmosfer yang terkandung hampir tidak ada oksigen. Organisme haiwan tidak boleh wujud di bawah keadaan ini - tetapi cyanobakteria pertama. Ini alga laut bersel tunggal dapat menghasilkan fotosintesis lebih daripada tiga bilion tahun yang lalu, menghasilkan oksigen.

Apa perlahan oksigen?

Walau bagaimanapun, dengan cukup jelas, bekalan oksigen ini hanya mempunyai kesan tertunda pada atmosfera Bumi. Tidak sampai kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu kandungan oksigen di atmosfera Bumi meningkat dengan ketara, sekali gus membolehkan perkembangan kehidupan selanjutnya. Tetapi apa yang telah membendung pembalikan ini begitu lama? Beberapa ketika dahulu penyelidik mendakwa bahawa besi yang dikeluarkan dari gunung berapi boleh menjadi "brakeman".

Tetapi Matthijs Smit dari University of British Columbia dan pasukannya kini telah menemui bukti "pelakunya" yang lain: kerak bumi itu sendiri. Untuk kajian mereka, mereka membandingkan komposisi lebih daripada 48, 000 sampel batu dari zaman Pra-Agung dan Besar Acara pengoksidaan berasal.

Kerak bumi "menelan" gas pernafasan

Ia menunjukkan: "Pada masa yang sama, kerana oksigen bebas mula berkumpul di lautan, komposisi kerak bumi juga berubah, " laporan Smit. Sebelum ini, kerak yang terdedah terutamanya terdiri daripada batu gunung berapi yang mengandungi kadar magnesium dan zat besi yang tinggi seperti olivine. paparan

Olivine (kuning) bertindak balas dengan air laut untuk membentuk serpentinit (kelabu), menyebabkan reaksi oksigen yang mengikat. Striking iron / CC-by-sa 4.0

Tetapi mineral mafik yang dipanggil ini mempunyai kesan sampingan: apabila mereka bersentuhan dengan air, mereka boleh mencetuskan reaksi kimia yang mengikat oksigen dan dengan itu mengeluarkannya dari air. Selagi batu-batu kerak ini mendominasi dasar laut, sebahagian besar oksigen yang dihasilkan oleh cyanobacteria terus digunakan sekali lagi dan oleh itu tidak sampai ke atmosfera.

"Oleh itu, evolusi oksigen tidak terhad oleh hakikat bahawa cyanobacteria menghasilkan sedikit oksigen, tetapi oleh komposisi mafik yang dominan dari landasan tanah kuno, " jelas Smit dan rakan-rakannya.

Perubahan kerak 2.4 bilion tahun yang lalu

Hanya kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu, ini berubah: sampel batu membuktikan bahawa pada masa itu mengubah komposisi kerak asasnya. Batu-batu kaya olivine secara beransur-ansur hilang, digantikan oleh batu-batu silikon yang kaya dengan asal-usul gunung berapi, seperti yang dilaporkan penyelidik. Punca perubahan ini mungkin merupakan permulaan tektonik plat atau perubahan suhu dalam mantel Bumi, jadi tekaan mereka.

Perubahan kerak ini membersihkan cara untuk oksigen: sekarang gas pernafasan yang dihasilkan oleh cyanobacteria tidak lagi terikat oleh reaksi kimia dan dapat berkumpul di atmosfera. "Oksigenasi hanya menunggu benua untuk matang, " kata Smit. "Hanya selepas perubahan ini, bumi menjadi lebih mesra kehidupan dan membolehkan evolusi kehidupan yang lebih kompleks." (Nature Geoscience, 2017; doi: 10.1038 / ngeo3030)

(University of British Columbia, 20.09.2017 - NPO)