احتمالا اولین وزش‌های اکسیژن در جو زمین، به دلیل فوران آتشفشان‌ها بوده است

فرادید| تجزیه و تحلیل جدید از سنگ‌های ۲.۵ میلیارد ساله از استرالیا نشان می‌دهد که فوران آتشفشان ممکن است باعث افزایش جمعیت میکروارگانیسم‌های دریایی شده و اولین توده اکسیژن را در جو ایجاد کند. این امر می‌تواند داستان‌های موجود در جو اولیه زمین را تغییر دهد، زیرا فرض بر این بود که اکثر تغییرات در جو اولیه توسط فرایند‌های زمین شناسی یا شیمیایی کنترل می‌شود.

اگرچه تمرکز بر تاریخ اولیه زمین است، این تحقیق همچنین پیامد‌هایی بر زندگی فرازمینی و حتی تغییرات آب و هوایی دارد. این مطالعه توسط دانشگاه واشنگتن، دانشگاه میشیگان و سایر موسسات در ماه اوت در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.

جانا میکسنروا، نویسنده اول، دانشجوی دکتری دانشگاه واشنگتن در علوم زمین و فضا، می‌گوید: "آنچه در چند دهه گذشته آشکار شده است این است که در واقع ارتباطات زیادی بین زمین جامد و غیر زنده و تکامل زندگی وجود دارد. اما ارتباطات خاصی که تکامل حیات بر روی زمین را همانطور که ما می‌شناسیم تسهیل کرده است؟ "

در روز‌های اولیه خود، زمین اکسیژن در جو خود نداشت و تعداد کمی، اگر وجود داشته باشد، از طریق تنفس اکسیژن شکل می‌گیرد. اتمسفر زمین در حدود ۲.۴ بیلیون سال پیش غنی از اکسیژن دائمی بود، احتمالاً پس از انفجار شکل‌های حیاتی که فتوسنتز می‌کنند و دی اکسید کربن و آب را به اکسیژن تبدیل می‌کنند.

اما در سال ۲۰۰۷، نویسنده مشترک آریل انبار در دانشگاه ایالتی آریزونا سنگ‌های کوه مک ری را در غرب استرالیا مورد تجزیه و تحلیل قرار داد و میزان کمی اکسیژن کوتاه مدت را حدود ۵۰ تا ۱۰۰ میلیون سال قبل از تبدیل شدن به یک ثابت دائمی در جو گزارش کرد. تحقیقات اخیر دیگر جهش‌های کوتاه مدت کوتاه مدت اکسیژن را تأیید کرده است، اما افزایش و سقوط آن‌ها را توضیح نداده است.

در مطالعه جدید، محققان دانشگاه میشیگان به سرپرستی نویسنده همکار جوئل بلوم، همان سنگ‌های باستانی را از نظر غلظت و تعداد نوترون‌ها در عنصر جیوه، ناشی از فوران آتشفشانی مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. فوران‌های آتشفشانی بزرگ، گاز جیوه را به قسمت بالای اتمسفر منفجر می‌کند، جایی که امروزه برای یک یا دو سال در گردش است و قبل از بارش بر روی سطح زمین باران می‌بارد. تجزیه و تحلیل جدید جهش جیوه را چند میلیون سال قبل از افزایش موقت اکسیژن نشان می‌دهد.

راجر بیوک، پروفسور دانشگاه واشنگتن در زمینه علوم زمین و فضا، می‌گوید: "مطمئناً، در سنگ زیر جهش گذرا در اکسیژن، شواهدی از جیوه، از نظر فراوانی و ایزوتوپ‌ها پیدا کردیم که به طور منطقی با فوران‌های آتشفشانی در جو توضیح داده می‌شود. "

به گفته نویسندگان، در جایی که انتشارات آتشفشانی وجود داشته است، حتماً گدازه‌ها و خاکستر‌های آتشفشانی وجود داشته است؛ و آن سنگ‌های غنی از مواد مغذی در باد و باران از بین می‌رفتند و فسفر را در رودخانه‌هایی آزاد می‌کردند که می‌تواند مناطق ساحلی مجاور را بارور کند و به سیانوباکتری‌های تولید کننده اکسیژن و دیگر شکل‌های حیات تک سلولی شکوفا شود.

میکسنروا می‌گوید: "مواد مغذی دیگری نیز وجود دارد که فعالیت بیولوژیکی را در مقیاس‌های کوتاه مدت تعدیل می‌کند، اما فسفر در فواصل زمانی طولانی از همه مهمتر است. "

امروزه فسفر در مواد بیولوژیکی و کود‌های کشاورزی به وفور یافت می‌شود. اما در زمان‌های بسیار قدیم، هوازدگی سنگ‌های آتشفشانی منبع اصلی این منبع کمیاب بوده است.

به گفته‌ی میکسنروا: "در طول هوازدگی در اتمسفر باستان شناسی، سنگ بازالت تازه به آرامی حل می‌شد و فسفر مغذی ضروری را در رودخانه‌ها آزاد می‌کرد. این امر میکروب‌هایی را که در مناطق کم عمق ساحلی زندگی می‌کردند تغذیه می‌کرد و باعث افزایش بهره وری بیولوژیکی می‌شد. به عنوان یک محصول جانبی برای افزایش اکسیژن "

بیوک گفت، مکان دقیق آن آتشفشان‌ها و میدان‌های گدازه ناشناخته است، اما میدان‌های بزرگ گدازه با سن مناسب در هند، کانادا و جا‌های دیگر امروزی وجود دارد.

بیوک گفت: "مطالعه ما نشان می‌دهد که برای این توده‌های گذرا از اکسیژن، محرک فوری افزایش تولید اکسیژن بود، نه کاهش مصرف اکسیژن توسط سنگ‌ها یا سایر فرآیند‌های غیر زنده. " "این مهم است، زیرا وجود اکسیژن در جو اساسی است - این بزرگترین محرک تکامل زندگی بزرگ و پیچیده است. "

در نهایت، محققان می‌گویند این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه زمین شناسی یک سیاره می‌تواند بر هر گونه حیاتی که در سطح آن تکامل می‌یابد، تأثیر بگذارد، این درک به شناسایی سیارات فراخورشیدی یا سیارات خارج از منظومه شمسی در جستجوی حیات در جهان کمک می‌کند.

منبع: University of Washington