새 연구, 23억 년 전 대기 산소 변화로 인해 해양 산소화 방식 밝혀내다

Seoul약 25억 년 전, 지구 대기 중에 자유 산소가 축적되기 시작했습니다. 이는 복잡한 생명체의 발전을 가능하게 했으며, 이를 중요한 변화로 대산화 사건(GOE)라고 부릅니다.

산소 증가 과정은 최소 2억 년이 걸렸으며 그리 단순하지 않았습니다. 해양 내 산소 수준을 측정하는 것은 어려운 일이었습니다. 유타 대학의 지구화학자인 채들린 오스트랜더의 새로운 연구는 이 주제에 대한 새로운 정보를 제공합니다.

연구의 주요 사항:

지구 대기의 초기 산소 증가는 매우 역동적이었다. 대기의 변화에 따라 해양의 산소 수준도 변동했다. 연구에서는 안정적인 탈륨(Tl) 동위원소 비율과 산화-환원 민감 요소를 활용했다.

한 연구팀이 남아프리카의 트랜스발 슈퍼그룹에 있는 해양 셰일을 조사했습니다. 이 셰일은 오래 전 대양의 산소 수준에 대한 정보를 제공했습니다. 연구진은 탈륨 동위원소 비율을 분석하여 대양 산소의 변화에 대한 증거를 발견했습니다.

오스트랜더와 함께 연구한 사이먼 폴튼과 안드레이 베커의 연구에 따르면, 대산화 사건(GOE)이 시작된 지 2억 년 후에야 산소가 대기의 영구적인 일부가 되었다고 합니다. 대산화 사건 이전의 고대 암석에 포함된 황 동위원소의 증거는 당시 대기에 산소가 없었음을 시사합니다.

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반물질로 원자로 감시: 새로운 가능성 열기

한동안 지구의 역사에서 대기와 바다에는 산소가 거의 없었습니다. 바다 속의 시아노박테리아가 산소를 생성했지만, 이 산소는 광물과 화산 가스와의 반응으로 빠르게 소멸되었습니다. 폴턴과 베커의 연구팀은 황동위동위원소 패턴이 사라졌다가 다시 나타나는 것을 발견했으며, 이는 대기 중 산소 수준이 여러 차례 증가하고 감소했음을 나타냅니다.

오스트랜더는 지구가 산소를 받을 준비가 되기 위해 시간이 필요했다고 설명했다. 그는 산소가 생성되는 동시에 파괴되기도 했다고 말했다. 과학자들은 지구가 다시는 산소가 없는 상태로 돌아갈 수 없는 시점이 언제였는지를 여전히 연구 중이다.

연구자들은 대산소화 사건 동안 해양의 산소 수치를 측정하기 위해 탈륨 동위 원소를 사용했습니다. 탈륨 동위 원소 비율은 해저의 산화망가니즈 매장과 함께 변화하며, 이는 산소가 필요합니다. 그들은 대기 중 산소를 측정하는 데 사용된 황 동위 원소와 동일한 해양 셰일에서 더 가벼운 탈륨 동위 원소(203Tl)의 양이 더 많다는 것을 발견했습니다.

황 동위원소가 대기에 산소가 있음을 보여줄 때 셰일의 탈륨 동위원소 수치가 증가했습니다. 이러한 탈륨의 증가 현상은 바닷물에 산소가 존재할 때 나타났습니다. 그리고 황 동위원소가 대기가 다시 산소가 없는 상태임을 나타낼 때 탈륨 수치는 정상으로 돌아갔습니다.

이 연구 결과는 산화환원 민감성 원소의 변화를 통해 뒷받침되었습니다. 황 동위원소가 대기 중에 산소가 존재한다고 나타낼 때, 탈륨 동위원소도 바다에 산소가 있음을 보여주었습니다. 반면, 황 동위원소가 대기 중 산소 부족을 나타낼 때, 탈륨 동위원소도 바다에 산소가 부족하다는 것을 보여주었습니다.

오스트랜더는 대기와 해양이 동시에 산소를 얻고 잃고 있다고 말했다. 이 정보는 고대 지구를 연구하는 사람들에게 새로운 흥미로운 사실이다.