Ηφαιστειακές εκρήξεις μπορεί να έχουν ωθήσει στην εμφάνιση των πρώτων ιχνών οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης

Η έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες των Πανεπιστημίων Washington και Michigan, και άλλων Ιδρυμάτων, εστίασε στην πρώιμη ιστορία του πλανήτη μας, της Γης. Υποστηρίζεται, όμως, ότι μπορεί να έχει εφαρμογή επίσης τόσο στην εξωγήινη ζωή, όσο και στην κλιματική αλλαγή. Δημοσιεύθηκε τον περασμένο Αύγουστο στο Proceedings of the National Academy of Sciences. Το επιστημονικό ερώτημα που τέθηκε, αναδύθηκε από αυτό που άρχισε να γίνεται προφανές τις προηγούμενες δεκαετίες, δηλαδή ότι υπάρχει αριθμός συνδέσεων μεταξύ της στερεάς, ανόργανης Γης και της εξέλιξης της ζωής: Ποιες ήταν οι ιδιαίτερες συνδέσεις οι οποίες διευκόλυναν την εξέλιξη της ζωής στη Γη όπως τη γνωρίζουμε;

Το εύρημα της νέας ανάλυσης των 2,5 δισεκατομμυρίων ετών βράχων από την Αυστραλία είναι πως οι ηφαιστειακές εκρήξεις μπορεί να έχουν διεγείρει τον πληθυσμό κυμάτων θαλάσσιων μικροοργανισμών, δημιουργώντας οι πρώτες φούσκες οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει τις υπάρχουσες απόψεις για την πρώιμη ατμόσφαιρα της Γης, οι οποίες υποθέτουν ότι οι περισσότερες αλλαγές στην πρώιμη ατμόσφαιρα ελέγχονταν από γεωλογικές ή χημικές διεργασίες.

Αυτές τις πρώτες ημέρες, η Γη δεν είχε οξυγόνο στην ατμόσφαιρά της και είχε λίγες, αν όχι καμία, μορφή ζωής που ανάπνεε οξυγόνο. Η ατμόσφαιρα της Γης έγινε μόνιμα πλούσια σε οξυγόνο περίπου πριν 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, πιθανά μετά από μια έκρηξη των μορφών ζωής που φωτοσυνθέτουν, μετασχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα και νερό σε οξυγόνο. Όμως το 2007, ο Ariel D. Anbar, ένας από τους συγγραφείς της νέας μελέτης, από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνας, που ανέλυσε βράχους από το όρος McRae Shale της δυτικής Αυστραλίας, ανέφερε βραχυχρόνια ίχνη οξυγόνου περίπου 50 έως 100 εκατομμύρια χρόνια πριν γίνει μόνιμα σταθερό την ατμόσφαιρα. Πιο πρόσφατες έρευνες έχουν επιβεβαιώσει άλλες, προηγούμενες βραχυχρόνιες εξάρσεις οξυγόνου, όμως δεν εξήγησαν την ανάδυση και την υποχώρησή τους.

Στην νέα μελέτη, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Michigan υπό τον Joel Blum ανέλυσαν τους ίδιους αρχαίους βράχους για τη συγκέντρωση και τον αριθμό των νετρονίων του υδραργύρου, που αποβάλλεται από τις ηφαιστειακές εκρήξεις. Οι μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις εκτοξεύουν υδράργυρο σε αέρια μορφή στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου σήμερα κυκλοφορεί για ένα έτος ή δυο πριν πέσει μέσω της βροχής στην επιφάνεια της Γης. Η νέα ανάλυση δείχνει μια έξαρση σε υδράργυρο λίγα εκατομμύρια χρόνια πριν την προσωρινή αύξηση του οξυγόνου.

Στο βράχο κάτω από την παροδική έξαρση οξυγόνου, οι ερευνητές βρήκαν στοιχεία ύπαρξης υδραργύρου, τόσο την ποσότητά του όσο και τα ισότοπά του, κάτι που θα είχε ως πιο λογική εξήγηση τις ηφαιστειακές εκρήξεις στην ατμόσφαιρα. Όπου υπήρξαν ηφαιστειακές εκπομπές, υποστηρίζουν οι ερευνητές, πρέπει να είχαν υπάρξει λάβα και πεδία ηφαιστειακής τέφρας και αυτοί οι πλούσιοι σε θρεπτικά συστατικά βράχοι θα είχαν αποσαρθρωθεί με τον αέρα και τη βροχή απελευθερώνοντας φωσφόρο στα ποτάμια που θα μπορούσε να λιπάνει τις κοντινές παράκτιες περιοχές, επιτρέποντας τα κυανοβακτήρια που παράγουν οξυγόνο και απλές κυτταρικές μορφές ζωής να ευδοκιμήσουν.

Σήμερα ο φώσφορος είναι άφθονος σε βιολογικά υλικά και σε αγροτικά λιπάσματα, αλλά κατά τη διάρκεια των πρώτων χρόνων της Γης, η κύρια πηγή για αυτό το σπάνιο βοήθημα θα ήταν η αποσάθρωση των βράχων. Η ακριβής θέση αυτών των ηφαιστείων και τα πεδία λάβας είναι άγνωστα, όμως μεγάλες περιοχές λάβας με περίπου την σωστή ηλικία υπάρχουν στη σημερινή Ινδία, τον Καναδά και αλλού. Όπως αναφέρουν οι ερευνητές, η μελέτη υποστηρίζει ότι για αυτά τα παρωδικά ίχνη οξυγόνου ο άμεσος διεγέρτης ήταν μια αύξηση της παραγωγής οξυγόνου, μάλλον, παρά μια μείωση στην απορρόφηση του οξυγόνου από τους βράχους ή άλλες ανόργανες διεργασίες.

Κάτι τέτοιο θεωρείται σημαντικό επειδή η παρουσία του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα είναι θεμελιώδης – είναι ο μεγαλύτερος παράγοντας για την εξέλιξη της ευρείας πολύπλοκης ζωής. Τελικά η μελέτη υποστηρίζει με ποιο τρόπο η γεωλογία ενός πλανήτη μπορεί να επιδράσει κάθε ζωή που εξελίσσεται στην επιφάνειά του, μια γνώση που βοηθάει στην αναγνώριση κατοικήσιμων εξωπλανητών κατά την έρευνα για ζωή στο σύμπαν.

Πηγή: University of Washington

Περισσότερα στη δημοσίευση: Mercury abundance and isotopic composition indicate subaerial volcanism prior to the end-Archean “whiff” of oxygen. PNAS.