Nowe badanie ujawnia, jak oceany zostały utlenione 2,3 miliarda lat temu

WarsawOkoło 2,5 miliarda lat temu wolny tlen zaczął gromadzić się w atmosferze Ziemi. To zjawisko doprowadziło do rozwoju złożonych form życia na naszej planecie, co stanowiło istotną zmianę znaną jako Wielkie Wydarzenie Tlenowe (GOE).

Wzrost poziomu tlenu trwał co najmniej 200 milionów lat i nie przebiegał w sposób jednoznaczny. Pomiar stężenia tlenu w oceanach był trudnym zadaniem. Nowe badania przeprowadzone przez Chadlina Ostrandera, geochemika z Uniwersytetu Utah, dostarczają nowych informacji na ten temat.

Kluczowe wnioski z badania:

Pierwsze zwiększenie poziomu tlenu w atmosferze Ziemi było procesem dynamicznym. Stężenie tlenu w oceanach zmieniało się wraz z wahaniami w atmosferze. Badanie to wykorzystało stabilne izotopy talu (Tl) oraz elementy wrażliwe na warunki redoks.

Zespół badawczy przeprowadził badania nad łupkami morskimi w Supergrupie Transwalu w RPA. Dzięki tym łupkom uzyskali dane na temat poziomów tlenu w oceanach w odległej przeszłości. Analizując stosunki izotopów talu, odkryli dowody na zmiany w zawartości tlenu w oceanach.

Badania prowadzone przez Simona Poultona i Andrieja Bekkera, którzy współpracowali z Ostranderem, wykazały, że tlen stał się trwałą częścią atmosfery dopiero 200 milionów lat po rozpoczęciu Wielkiego Wydarzenia Utleniającego (GOE). Dowody pochodzące z izotopów siarki w pradawnych skałach sprzed GOE sugerują, że atmosfera nie zawierała wtedy tlenu.

Zobacz również:

Dzisiaj · 01:15

Antyneutrina: nowy wymiar monitoringu reaktorów jądrowych

Przez długi czas w historii Ziemi atmosfera i oceany zawierały bardzo mało tlenu. Cyjanobakterie w oceanach produkowały tlen, ale był on szybko niszczony w wyniku reakcji z minerałami i gazami wulkanicznymi. Zespół badawczy Poultona i Bekkera odkrył, że wzory izotopów siarki zanikały i pojawiały się ponownie, co wskazuje na wielokrotne wzrosty i spadki poziomów tlenu w atmosferze.

Ostrander wyjaśnił, że Ziemia potrzebowała czasu, aby stać się gotową na przyjęcie tlenu. Zauważył, że choć tlen był produkowany, jednocześnie ulegał też zniszczeniu. Naukowcy wciąż badają, kiedy Ziemia osiągnęła punkt, w którym powrót do stanu bez tlenu stał się niemożliwy.

Naukowcy posłużyli się izotopami talu do pomiaru poziomów tlenu w oceanach podczas Wielkiego Wydarzenia Dotlenienia (GOE). Stosunek izotopów talu zmienia się wraz z osadzaniem się tlenku manganu na dnie oceanu, co wymaga obecności tlenu. Odkryli większe ilości lżejszego izotopu talu (203Tl) w tych samych łupkach morskich, które są używane do pomiaru tlenu atmosferycznego za pomocą izotopów siarki.

Poziomy izotopów talu w łupkach wzrastały, gdy izotopy siarki wskazywały na obecność tlenu w atmosferze. Te wzrosty talu były zgodne z pojawieniem się tlenu w wodzie morskiej. Poziomy talu wracały do normy, gdy izotopy siarki ponownie sugerowały brak tlenu w atmosferze.

Odkrycia te zostały poparte zmianami w pierwiastkach wrażliwych na redoks. Gdy izotopy siarki wskazywały na obecność tlenu w atmosferze, izotopy talu również wykazywały obecność tlenu w oceanach. Natomiast kiedy izotopy siarki sugerowały brak tlenu w atmosferze, izotopy talu wskazywały na brak tlenu w oceanach.

Ostrander stwierdził, że atmosfera i ocean jednocześnie zdobywają i tracą tlen. To ciekawa nowa informacja dla osób badających pradawną Ziemię.