Žemė. Atvaizdo kreditas: NASA Padidinti
Gyvenimo Žemėje istorija yra glaudžiai susijusi su deguonies atsiradimu atmosferoje. Dabartiniame moksliniame sutarime teigiama, kad didelis deguonies kiekis Žemės atmosferoje pirmą kartą atsirado prieš maždaug 2,4 milijardo metų, o antrasis didelis atmosferos deguonies padidėjimas įvyko daug vėliau, galbūt maždaug prieš 600 milijonų metų.
Tačiau nauji Merilando universiteto geologų duomenys rodo, kad antrasis atmosferos deguonies šuolis iš tikrųjų galėjo prasidėti daug anksčiau ir įvyko lėčiau, nei manyta anksčiau. Rezultatai buvo įmanomi naudojant naują įrankį, skirtą sekti mikrobų gyvenimą senovės aplinkoje, sukurtą Merilande. Finansavo Nacionalinis mokslo fondas ir NASA, darbas pasirodo gruodžio 2 d. Leidinyje „Science“.
Absolventas tyrėjas Davidas Johnstonas, mokslininkas Boswellas Wingas ir kolegos iš Merilando universiteto geologijos katedros ir Žemės sistemos mokslo tarpdisciplininio centro vedė tarptautinę tyrėjų komandą, kuri panaudojo didelio tikslumo reto sieros izotopo 33S matavimus, kad nustatytų tą senovės jūrą mikrobai, žinomi kaip sieros disproporcingi prokariotai, buvo plačiai aktyvūs beveik 500 milijonų metų anksčiau, nei manyta anksčiau.
Tarpiniai sieros junginiai, kuriuos naudoja šios sieros neproporcingos bakterijos, susidaro veikiant sulfido mineralus deguonies dujoms. Taigi šio tipo bakterijų plataus aktyvumo įrodymai buvo aiškinami mokslininkų kaip padidėjusio atmosferos deguonies kiekio įrodymas.
„Šie matavimai rodo, kad sieros junginio disproporcija buvo aktyvi sieros ciklo dalis prieš [1,3 mln. Metų] ir kad progresuojantis Žemės paviršiaus deguonies susidarymas galėjo apibūdinti [vidurinį proterozoinį]“, - rašo autoriai.
Proterozoikas yra laikotarpis Žemės istorijoje nuo maždaug 2,4 milijardo metų iki 545 milijonų metų.
„Rezultatai taip pat rodo, kad naujasis 33S pagrįstas tyrimų metodas gali būti naudojamas norint unikaliai sekti mikrobų egzistavimą ir pobūdį senovės aplinkoje ir suteikti žvilgsnį į veikimo evoliuciją“, - sakė Johnstonas. „Šis požiūris yra reikšminga nauja priemonė astrobiologinėms ankstyvojo gyvenimo žemėje ir už jos ribų paieškoms.“
Oras, kurį kvėpuojame
Kai mūsų planeta susiformavo prieš maždaug 4,5 milijardo metų, faktiškai visas deguonis Žemėje buvo chemiškai surištas su kitais elementais. Jis buvo kietuose junginiuose, tokiuose kaip kvarcas ir kiti silikatiniai mineralai, skystuose junginiuose, tokiuose kaip vanduo, ir dujiniuose junginiuose, tokiuose kaip sieros dioksidas ir anglies dioksidas. Laisvas deguonis - dujos, leidžiančios kvėpuoti ir kurios yra būtinos visam pažengusiam gyvenimui - praktiškai nebuvo.
Mokslininkai ilgai manė, kad deguonies atsiradimas atmosferoje pasižymėjo dviem skirtingais deguonies lygio šuoliais. Pastaraisiais metais tyrėjai pasinaudojo Merilando universiteto geologo James Farquhar ir Merilando kolegų sukurtu metodu, kad galutinai nustatytų, jog reikšmingi deguonies kiekiai Žemės atmosferoje atsirado prieš maždaug 2,4 milijardo metų. Šis padidėjimas, kartais vadinamas „Didžiuoju oksidacijos įvykiu“, žymi proterozojaus laikotarpio pradžią.
Visuotinis mokslinis sutarimas taip pat patvirtino, kad antrasis didelis atmosferos deguonies padidėjimas įvyko prieš maždaug 600 milijonų metų, kai tuo metu deguonis pakilo beveik iki šiuolaikinio lygio. Šių laikų geologinėje medžiagoje daugkartinių gyvūnų įrodymai išryškėjo.
„Buvo daug diskusijų apie tai, ar antrasis didelis atmosferos deguonies padidėjimas buvo greitas ir laipsniškas, ar lėtas ir progresuojantis“, - sakė Wing. „Mūsų rezultatai patvirtina mintį, kad antrasis pakilimas buvo progresyvus ir prasidėjo maždaug prieš 1,3 milijardo metų, o ne prieš 0,6 milijardo metų.“
Be Johnstono, „Wing Maryland“ bendraautoriai 2-ajame gruodžio mėn. Yra geologijos kolegos Jamesas Farquharas ir Jay'as Kaufmanas. Jų grupė siekia dokumentuoti sieros izotopų ir Žemės atmosferos evoliucijos ryšius, naudodama lauko tyrimų, uolienų mėginių laboratorinės analizės, geocheminių modelių, fotocheminių eksperimentų su sieros turinčiomis dujomis ir mikrobų eksperimentus.
Davidas T. Johnstonas, Boswellas A. Wingas, Jamesas Farquharas ir Alanas J. Kaufmanas, Aktyvus mikrobų sieros disproporcija mezoproterozoikinėje sistemoje, Merilando universitetas; Haraldas Straussas, universitetas? Timothy W. Lyons, Kalifornijos universitetas, Riversaidas; Linda C. Kah, Tenesio universitetas; Donaldas E. Canfieldas, Pietų Danijos universitetas: Mokslas, 2005 m. Gruodžio 2 d.
Originalus šaltinis: UM naujienų leidinys
