Cesta ke kyslíku dlouhá 200 milionů let

Cesta ke kyslíku dlouhá 200 milionů let

Studie mořských břidlic a izotopových dat z období Velké oxidační události odhalují dynamické fluktuace kyslíku v rané zemské atmosféře a oceánech, což zdůrazňuje dlouhou a složitou povahu této kritické evoluční fáze. Kredit: SciTechDaily.com

Podle nedávných objevů trvala Země „Velká oxidační událost“ 200 milionů let.

Nový výzkum zdůrazňuje složitost Velké oxidační události a odhaluje, že vzestup kyslíku v atmosféře a oceánech byl dynamický proces trvající více než 200 milionů let, ovlivněný geologickými a biologickými faktory rozhodujícími pro evoluci života.

Velká oxidační událost

Asi před 2,5 miliardami let, volný kyslík, nebo O2Nejprve se začaly hromadit na smysluplných úrovních v zemské atmosféře, čímž připravily cestu pro vznik složitého života na naší vyvíjející se planetě.

Vědci tento jev označují jako Velká oxidační událost nebo zkráceně GOE. Ale počáteční akumulace O2 Podle nového výzkumu vedeného geochemikem z University of Utah to na Zemi nebylo tak jednoduché, jak toto označení naznačuje.

Tato „událost“ trvala nejméně 200 milionů let. Akumulace O je sledována2 Život v oceánech byl až dosud velmi obtížný, řekl Chadlin Ostrander, odborný asistent na katedře geologie a geofyziky.

„Nové údaje naznačují, že počáteční vzestup O2 Atmosféra Země byla dynamická, přerušovaně se rozvíjela až do 2.2. „Před miliardou let,“ řekl Ostrander, hlavní autor studie zveřejněné 12. června v časopise. Příroda. „Naše data potvrzují tuto hypotézu a dokonce jdou ještě o krok dále rozšířením této dynamiky na oceán.“

Loď Chadlina Ostrandera

Chadlyn Ostrander. Zdroj obrázků: Chad Ostrander, University of Utah

Vize mořských skal

Jeho mezinárodní výzkumný tým, který podporuje NASA Program Exobiology, zaměřený na mořské horniny ze skupiny Transvaal Supergroup v Jižní Africe, poskytuje vhled do dynamiky oceánského kyslíku během tohoto klíčového období v historii Země. Analýzou poměrů stabilních izotopů thalia (Tl) a redox-citlivých prvků objevili důkazy o fluktuacích mořského O.2 Hladiny, které se shodovaly se změnami atmosférického kyslíku.

READ  Hvězdná loď Super Heavy společnosti SpaceX testuje 14motorový posilovač

Tyto výsledky pomáhají pokročit v pochopení složitých procesů, které vytvořily zemský O2 Jejich úrovně během kritického období v historii planety vydláždily cestu pro vývoj života, jak jej známe.

Pochopení časných oceánských podmínek

„Opravdu nevíme, co se dělo v oceánech, kde pravděpodobně vznikly a vyvíjely se první formy života na Zemi,“ řekl Ostrander, který na fakultu UCLA nastoupil loni z Woods Hole Oceanographic Institution v Massachusetts. „Takže vědět O2 Obsah oceánů a jejich vývoj v průběhu času je pro raný život možná důležitější než atmosféra.

Výzkum staví na práci spoluautorů s Ostranderem, Simonem Boltonem z University of Leeds ve Spojeném království a Andre Beckerem z University of California, Riverside. v Studie 2021Jejich tým vědců zjistil, že O2 Trvalou součástí atmosféry se stal až asi 200 milionů let po zahájení globálního okysličovacího procesu, tedy mnohem později, než se dosud myslelo.

Kolísání kyslíku v atmosféře a oceánech

Nezvratným důkazem anoxické atmosféry je přítomnost vzácných, na hmotě nezávislých signatur izotopů síry v sedimentárních záznamech před GOE. Velmi málo procesů na Zemi může generovat tyto izotopové signatury síry a je známo, že jejich uchování v horninovém záznamu vyžaduje nepřítomnost atmosférického kyslíku.2.

Během první poloviny existence Země byla atmosféra a oceány z velké části bez O2. Zdá se, že tento plyn byl produkován sinicemi v oceánu před GOE, ale v těchto raných dnech O2 Rychle se ničí při reakcích s exponovanými minerály a sopečnými plyny. Boulton, Baker a jejich kolegové zjistili, že stopy vzácných izotopů síry mizí, ale znovu se objevují, což naznačuje O multiplicitu2 Vzestup a pád atmosféry během GOE. Nebyla to jediná „událost“.

Výzvy v okysličování Země

„Země nebyla připravena na okysličení, když začala produkovat kyslík, trvalo to nějakou dobu, než se Země vyvíjela biologicky, geologicky a chemicky, aby byla vhodná pro kyslík,“ řekl Ostrander. Máte produkci kyslíku, ale hodně ničíte kyslík a nic se neděje. Stále se snažíme zjistit, kdy jsme úplně naklonili misku vah a Země se nemohla vrátit do atmosféry bez kyslíku.

READ  Starověká denisovanská DNA by mohla u moderních lidí zvýšit riziko rozvoje poruch duševního zdraví, jako je deprese

Dnes, popř2 Tvoří 21 % hmotnosti atmosféry, hned za dusíkem. Ale po GOE zůstal kyslík po stovky milionů let velmi malou složkou atmosféry.

Pokročilé techniky izotopové analýzy

Ke sledování přítomnosti O2 V oceánu během GOE se výzkumný tým spoléhal na Ostranderovu odbornost v oblasti stabilních izotopů thallia.

Izotopy jsou atomy stejného prvku, které mají nestejný počet neutronů, což jim dává mírně odlišné hmotnosti. Poměry izotopů určitého prvku podpořily objevy v archeologii, geochemii a mnoha dalších oborech.

Izotopy thalia a indikátory kyslíku

Pokroky v hmotnostní spektrometrii umožnily vědcům přesně analyzovat poměry izotopů prvků ve spodní části periodické tabulky, jako je thalium. Naštěstí pro Ostrandera a jeho tým jsou poměry izotopů thalia citlivé na ukládání oxidu manganu na mořském dně, což je proces, který vyžaduje O2 V mořské vodě. Tým zkoumal izotopy thallia ve stejných mořských horninách, u kterých se nedávno ukázalo, že sledují O2 v atmosféře2 Kolísání během GOE se vzácnými izotopy síry.

V břidlicových horninách Ostrander a jeho tým nalezli výrazné obohacení lehčího izotopu thallia (203Tl), vzor, ​​který lze nejlépe vysvětlit pohřbíváním oxidu manganu na mořském dně a tedy akumulací O2 V mořské vodě. Tato obohacení se nacházejí ve stejných vzorcích, které postrádají vzácné izotopové signatury síry, a tedy když atmosféra již není bez kyslíku. Poleva na dortu: 203Obohacení zmizí, když se vrátí vzácné signatury izotopů síry. Tyto výsledky jsou podpořeny obohacením redox-senzitivních prvků, což je klasičtější nástroj pro sledování změn ve starověkém O2.

„Když izotopy síry říkají, že se atmosféra okysličila, izotopy thallia říkají, že se oceány okysličily, když izotopy síry říkají, že se atmosféra znovu stala anoxickou, izotopy thallia říkají totéž o oceánu,“ řekl Ostrander jak okysličené, tak odkysličené. „To je skvělá nová informace pro ty, kteří se zajímají o starověkou zemi.“

READ  Státní parky v Pensylvánii, kde můžete vidět úplné zatmění Slunce

Odkaz: „Nástup okysličení duální atmosféry a oceánu před 2,3 miliardami let“ od Chadlin M. Ostrander, Andy W. Heard, Yunchao Shu, Andrey Bekker, Simon W. Poulton, Kasper P. Olesen a Sune G. Nielsen, 12. června 2024 , Příroda.
doi: 10.1038/s41586-024-07551-5

You May Also Like

About the Author: Waldo Kemp

"Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč."

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *