Nová hypotéza naznačuje, že se kyslík v atmosféře začal hromadit díky interakcím mezi mořskými mikroby a minerály v oceánských sedimentech.
První dvě miliardy let historie Země nebyl ve vzduchu téměř žádný kyslík. V druhé polovině tohoto období sice někteří mikrobi fotosyntetizovali, ale kyslík se ještě nehromadil v množství, které by mělo vliv na globální biosféru.
Někdy před 2,3 miliardami let se však stabilní rovnováha s nízkým obsahem kyslíku změnila a v atmosféře se začal hromadit kyslík, který nakonec dosáhl množství, jež dnes udržuje život. Tento rychlý příliv kyslíku je znám jako Velká okysličovací událost neboli GOE. Co tuto událost spustilo a vytáhlo planetu z nízké hladiny kyslíku, je jednou z největších záhad vědy.
Nová hypotéza, kterou navrhli vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT), naznačuje, že kyslík se v atmosféře začal konečně hromadit díky interakcím mezi určitými mořskými mikroby a minerály v oceánských sedimentech. Tyto interakce pomohly zabránit spotřebovávání kyslíku a spustily samovolný proces, kdy se v atmosféře hromadilo stále více kyslíku.
Microbes and minerals may have set off Earth’s oxygenation @MIT Scientists propose a new #mechanism by which #oxygen may have first built up in the #atmosphere#Greatoxygenationevent #GOE #minerals #microbes #ocean https://t.co/ObPXXsS0lM
— Tech Explorist (@TechExplorist) March 14, 2022
Vědci stanovili svou hypotézu pomocí matematických a evolučních analýz, které ukazují, že před GOE skutečně existovaly mikroby, u nichž se vyvinula schopnost interakce se sedimenty způsobem, který navrhli vědci. Jejich studie je první, která spojuje koevoluci mikrobů a minerálů s okysličováním Země.
Dnešní hladina kyslíku v atmosféře je stabilní rovnováhou mezi procesy, které kyslík produkují, a těmi, které ho spotřebovávají. Před GOE atmosféra udržovala jiný druh rovnováhy, kdy producenti a konzumenti kyslíku byli v rovnováze, ale takovým způsobem, že v atmosféře nezbývalo mnoho kyslíku navíc. Co mohlo způsobit, že se planeta dostala z jednoho stabilního stavu s nedostatkem kyslíku do jiného stabilního stavu bohatého na kyslík? Podle vědců nemohly být tyto skoky způsobeny postupným zvyšováním přebytku kyslíku. Musela existovat nějaká zpětná vazba, která způsobila tuto skokovou změnu stability.
Vědci proto uvažovali, zda taková pozitivní zpětná vazba nemohla vzniknout v důsledku procesu v oceánu, který učinil část organického uhlíku nedostupnou pro jeho konzumenty. Organický uhlík se spotřebovává především oxidací, která je obvykle doprovázena spotřebou kyslíku procesem, při němž mikrobi v oceánu využívají kyslík k rozkladu organických látek, jako je detrit, který se usadil v sedimentech.
Výzkumníci vypracovali matematický model, který umožnil následující předpověď. Pokud by mikrobi měli schopnost pouze částečně oxidovat organickou hmotu, částečně zoxidovaná hmota, neboli POOM, by se stala lepivou a chemicky by se vázala na minerály v sedimentu způsobem, který by materiál chránil před další oxidací. Kyslík, který by se jinak spotřeboval na úplnou degradaci materiálu, by se místo toho volně hromadil v atmosféře. Tento proces, jak zjistili, by mohl sloužit jako pozitivní zpětná vazba, která by poskytovala přirozenou pumpu, jež by tlačila atmosféru do nové rovnováhy s vysokým obsahem kyslíku.
Přihlaste se, komentujte články a ukládejte si ty nejzajímavější k pozdějšímu přečtení.
Přihlásit se přes náš web
Ještě nemáte účet? Staňte se členem.