Prije nekoliko milijardi godina, okruženje Zemlje bilo je vrlo drugačije od onoga kakvo poznajemo danas. U osnovi, iskonska atmosfera našeg planeta bila je toksična za život kakvu poznajemo, sastoji se od ugljičnog dioksida, dušika i drugih plinova. Međutim, u doba paleoproterozoja (prije 2,5-1,6 milijardi godina) dogodila se dramatična promjena gdje je kisik počeo unositi atmosferu - poznat kao Veliki oksidacijski događaj (GOE).
Donedavno znanstvenici nisu bili sigurni da li se taj događaj - koji je posljedica fotosintetskih bakterija koje mijenjaju atmosferu - dogodio brzo ili ne. Međutim, prema nedavnom istraživanju tima međunarodnih znanstvenika, ovaj je događaj bio mnogo brži nego što se prije mislilo. Na temelju novootkrivenih geoloških dokaza, tim je zaključio da je unošenje kisika u našu atmosferu "više poput vatrogasnog crijeva" nego poput poteškoće.
Studija pod nazivom "Evaporiti stari dvije milijarde godina hvataju veliku oksidaciju Zemlje" nedavno se pojavila u časopisu Znanost. Pod vodstvom Clare Blättler, postdoktorskog znanstvenog novaka na Odjelu za geoznanosti na Princetonu, tim je također uključivao članove Instituta za svemirski plavi mramor, Karelijski znanstveni centar, Britanski geološki institut, Norveški geološki institut i više sveučilišta ,
Ukratko, Veliki događaj oksigenacije dogodio se prije otprilike 2,45 milijardi godina na početku proteterozojskog eona. Vjeruje se da je ovaj proces bio rezultat cijanobakterija koje polako metaboliziraju ugljični dioksid (CO2) i stvaraju kisik, što sada čini oko 20% naše atmosfere. Međutim, donedavno znanstvenici nisu mogli mnogo staviti napretek ograničenjima u ovom razdoblju.
Srećom, tim geologa iz Norveškog geološkog zavoda - u suradnji s Karelijskim istraživačkim centrom u Petrozavodsku, Rusija - nedavno je pronašao uzorke konzerviranih kristaliziranih soli u Rusiji koji datiraju u taj period. Izvađeni su iz rupe duboke 1,9 km u Kareliji na sjeverozapadu Rusije, iz bušenja Onega Parametric Hole (OPH) na zapadnim obalama Onegajskog jezera.
Ti kristali soli, prije otprilike dvije milijarde godina, posljedica su isparavanja drevne morske vode. Pomoću ovih uzoraka Blättler i njezin tim bili su u stanju naučiti stvari o sastavu oceana i atmosfere koja je postojala na Zemlji u vrijeme GOE. Za početak, tim je utvrdio da sadrže iznenađujuće veliku količinu sulfata, što je rezultat reakcije morske vode s kisikom.
Kao što je u nedavnom priopćenju za javnost Princeton objasnio Aivo Lepland, istraživač u Geološkom zavodu Norveške, specijalist geologije na Sveučilištu u Tallinnu, i stariji autor studije:
„Ovo je najjači dokaz koji je pokazao da su drevne morske vode iz kojih su se taložili minerali imali visoku koncentraciju sulfata koja je dosezala najmanje 30 posto današnjeg oceanskog sulfata, kao što naše procjene pokazuju. To je mnogo više nego što se ranije mislilo i zahtijevat će značajno preispitivanje veličine oksigenacije Zemljinog sustava koji stoji 2 milijarde godina u atmosferi i oceanu. "
Prije toga, znanstvenici nisu bili sigurni koliko je vremena potrebno da naša atmosfera postigne trenutnu ravnotežu dušika i kisika, što je neophodno za život kakav znamo. U osnovi, mišljenje je podijeljeno između toga da se radi o nečemu što se dogodilo brzo ili se dogodilo tijekom milijuna godina. Veliki dio toga proizlazi iz činjenice da su najstarije otkrivene kamene soli datirane prije milijardu godina.
"Teško je bilo testirati te ideje jer nismo imali dokaze iz tog doba koji bi nam mogli reći sastav atmosfere", rekao je Blättler. Međutim, otkrivši kamene soli stare oko 2 milijarde godina, znanstvenici sada imaju dokaze da im je potrebno ograničenje na GO. Nalaz je također imao veliku sreću, s obzirom na to da su takvi uzorci kamenih soli prilično krhki.
Uzorci korišteni za ovo istraživanje sadržavali su halit (koji je kemijski identičan stolnoj soli ili natrijevom kloridu), kao i druge soli kalcija, magnezija i kalija - koje se lako otapaju s vremenom. Međutim, uzorak dobiven u ovom slučaju bio je izuzetno dobro očuvan duboko u Zemlji. Kao takvi, oni mogu pružiti znanstvenicima korisne tragove o onome što se događalo u vrijeme GOE-a.
Gledajući unaprijed, ova najnovija studija vjerojatno će dovesti do novih modela koji objašnjavaju što se dogodilo nakon GOE zbog čega se plin kisika nakupio u našoj atmosferi. Kao što je John Higgins, docent geoznanosti na Princetonu koji je pružio interpretaciju geokemijske analize, objasnio:
„Ovo je prilično posebna klasa geoloških ležišta. Dosta se raspravljalo oko toga da li događaj velike oksidacije, koji je povezan s povećanjem i smanjenjem različitih kemijskih signala, predstavlja veliku promjenu u proizvodnji kisika ili je tek prijeđen prag. Dno crta je da ovaj rad pruža dokaze da je oksigenacija Zemlje tokom ovog vremenskog razdoblja uključivala mnogo proizvodnje kisika ... Možda su postojale važne promjene u povratnim ciklusima na kopnu ili u oceanima, ili velik porast proizvodnje kisika od mikroba, ali bilo kako bilo dramatičnije smo nego što smo prije razumjeli. "
Ti će modeli vjerojatno pomoći i u lovu na život izvan našeg Sunčevog sustava. Razumijevanjem onoga što se dogodilo na našem vlastitom planetu prije nekoliko milijardi godina kako bi ga učinili pogodnim za život, moći ćemo uočiti te iste uvjete i procese na drugim planetima.
