Când a apărut primul oxigen al Pământului?

schimbările climatice de astăzi nu țin o lumânare la războiul chimic purtat pe Pământ cu mai mult de 2 miliarde de ani în urmă.

înainte ca plantele să descopere puterea fotosintezei, viața unicelulară a supraviețuit cu substanțe chimice, nu cu lumina soarelui, arzând prin hidrogen, metan și sulf, printre alți compuși delicioși. Acești „anaerobi” care trăiesc fără oxigen au fost otrăviți atunci când algele albastre-verzi numite cianobacterii au evoluat fotosinteza și au început să expire oxigenul. Gazul foarte reactiv se combină cu metalele și proteinele din celulele anaerobe, ucigându-le. Dar cianobacteriile au prosperat, transformând lumina soarelui în zahăr și excretând oxigenul ca deșeuri.

nivelul de oxigen din roci crește brusc începând cu 2,5 miliarde de ani în urmă — un vârf numit „marele eveniment de oxidare.”Saltul a fost susținut mult timp ca dovadă pentru momentul în care cianobacteriile au evoluat fotosinteza. Dar un studiu publicat astăzi (23 Martie) în revista Nature Geoscience se alătură unui număr tot mai mare de date care sugerează că primii iubitori de soare au apărut cu mult înainte de acest vârf de oxigen.

mulți cercetători cred acum că primele organisme fotosintetice au trăit pe Pământ acum 3 miliarde de ani. Și ca restauratorii de artă care găsesc o imagine ascunsă sub o pictură veche, acești oameni de știință descoperă o nouă imagine a primei respirații a Pământului.

metale grele

în noul studiu, geochimistul Universității Yale Noah Planavsky și colegii săi au analizat nivelurile de molibden și fier în roci vechi de 2,95 miliarde de ani din Africa de Sud. Stâncile au fost așezate în apă, într-un ocean puțin adânc, lângă țărm. Metalele servesc ca markeri ai fotosintezei. Izotopii de molibden, sau elemente cu același număr de protoni, dar un număr diferit de neutroni, urmăresc oxidarea manganului, un proces care necesită niveluri ridicate de oxigen, a spus Planavsky.

urmele chimice din roci, din supergrupul Pongola, indică faptul că cianobacteriile produceau oxigen în apele de suprafață ale oceanelor, a spus Planavsky. „Studiul nostru vă spune că a existat o producție localizată de cianobacterii în oceane”, a declarat el Pentru Live Science ‘ s our Amazing Planet.

într-un alt studiu recent, tot pe rocile Pongola din Africa de Sud, oamenii de știință au analizat izotopii de crom pentru a estima nivelurile de oxigen atmosferic în urmă cu 3 miliarde de ani. Rezultatele sugerează că oxigenul atmosferic a fost de aproximativ 100.000 de ori mai mare decât ar putea fi explicat prin reacții chimice non-biologice, potrivit cercetării, publicate în septembrie. 26, 2013, în revista Nature.

„cele două studii sunt destul de complementare”, a spus Planavsky. „Furnizăm dovezi independente ale prezenței cianobacteriilor. Urmărim procesele oceanelor de suprafață și ele urmăresc procesele terestre.”

cu toate acestea, Woodward Fischer, geobiolog la Caltech din Pasadena, California., avertizează că tehnicile de urmărire a metalelor necesită o validare suplimentară. Ambele metode analitice sunt doar aproximativ un deceniu vechi și sunt testate în roci extrem de vechi. „Calitatea interpretărilor noastre derivate din ele rămâne puțin incertă”, a spus Fischer, care nu a fost implicat în niciunul dintre studii. „În mod corect, nu înțelegem astăzi ciclul molibdenului și al cromului.”

care a venit primul?

pe măsură ce apar tehnici mai sensibile pentru a privi în timp profund, a apărut o nouă dezbatere: microbii au pompat prima respirație a planetei noastre sau schimbările de mediu au împins planeta în bogăția de oxigen?

dovezile emergente sugerează că nivelurile de oxigen au luat o plimbare cu roller coaster în cei 500 de milioane de ani între momentul în care primele cianobacterii au evoluat fotosinteza și marele eveniment de oxidare. Aceasta este o lungă perioadă de timp pentru viață — este cam la fel ca timpul dintre primii trilobiți ai Pământului și oameni.

unii cercetători cred că Pământul însuși a jucat un rol în creșterea nivelului de oxigen pe măsură ce continentele au crescut în dimensiune. Eroziunea crustei și natura schimbătoare a vulcanilor-continentele mai mari înseamnă mai multe erupții terestre care aruncă gaze în atmosferă, mai degrabă decât explozii subacvatice. Aceste schimbări geologice ar fi putut împinge atmosfera pământului spre oxigen în concordanță cu cianobacteriile.

„ceea ce este cu adevărat interesant în acest sens este rolul relativ al evoluției biologice față de evoluția geologică în punctele majore de cotitură din istoria Pământului”, a spus Planavsky. „Asta este ceea ce conduce cercetarea noastră.”

e-mail Becky Oskin sau urmați-o @beckyoskin. Urmați-ne @ OAPlanet, Facebook și Google+. Articolul Original la Live Science our Amazing Planet.