Ziemia. Źródło zdjęcia: NASA Kliknij, aby powiększyć
Historia życia na Ziemi jest ściśle związana z pojawieniem się tlenu w atmosferze. Obecny konsensus naukowy utrzymuje, że znaczne ilości tlenu pojawiły się po raz pierwszy w atmosferze ziemskiej około 2,4 miliarda lat temu, a drugi duży wzrost tlenu atmosferycznego nastąpił znacznie później, być może około 600 milionów lat temu.
Jednak nowe odkrycia geologów z University of Maryland sugerują, że drugi skok tlenu atmosferycznego mógł rozpocząć się znacznie wcześniej i następował stopniowo, niż wcześniej sądzono. Odkrycia były możliwe dzięki nowemu narzędziu do śledzenia życia drobnoustrojów w starożytnych środowiskach opracowanym w Maryland. Prace zostały sfinansowane przez National Science Foundation i NASA i ukazały się w numerze Science z 2 grudnia.
Absolwent naukowiec David Johnston, naukowiec Boswell Wing i koledzy z Wydziału Geologii i Interdyscyplinarnego Centrum Nauk o Systemie Ziemi w Maryland kierowali międzynarodowym zespołem naukowców, który wykorzystał precyzyjne pomiary rzadkiego izotopu siarki, 33S, w celu ustalenia, że starożytne morskie drobnoustroje znane jako prokariota dysproporcjonujące siarkę były szeroko aktywne prawie 500 milionów lat wcześniej, niż wcześniej sądzono.
Pośrednie związki siarki stosowane przez te bakterie nieproporcjonujące siarki powstają przez wystawienie minerałów siarczkowych na działanie gazowego tlenu. Zatem dowody na szeroką aktywność tego rodzaju bakterii zostały zinterpretowane przez naukowców jako dowody zwiększonej zawartości tlenu w atmosferze.
„Pomiary te sugerują, że dysproporcja związków siarki była aktywną częścią cyklu siarki do [1,3 miliona lat temu] i że postępujące natlenienie powierzchni Ziemi mogło charakteryzować [środkowy proterozoik]” - piszą autorzy.
Proterozoik to okres w historii Ziemi od około 2,4 miliarda lat temu do 545 milionów lat temu.
„Odkrycia pokazują również, że nowa metoda badawcza oparta na 33S może być wykorzystana do unikalnego śledzenia obecności i charakteru życia drobnoustrojów w starożytnych środowiskach oraz zapewnienia przebłysku ewolucji w działaniu”, powiedział Johnston. „Podejście to stanowi znaczące nowe narzędzie w astrobiologicznych poszukiwaniach wczesnego życia na Ziemi i poza nią”.
Powietrze, którym oddychamy
Kiedy nasza planeta uformowała się około 4,5 miliarda lat temu, praktycznie cały tlen na Ziemi był chemicznie związany z innymi pierwiastkami. Znajdował się w stałych związkach, takich jak kwarc i inne minerały krzemianowe, w ciekłych związkach, takich jak woda, oraz w związkach gazowych, takich jak dwutlenek siarki i dwutlenek węgla. Wolny tlen - gaz, który pozwala nam oddychać i który jest niezbędny w całym zaawansowanym życiu - praktycznie nie istniał.
Naukowcy od dawna sądzili, że pojawienie się tlenu w atmosferze oznaczało dwa wyraźne skoki poziomów tlenu. W ostatnich latach naukowcy zastosowali metodę opracowaną przez geologa z University of Maryland, Jamesa Farquhara i współpracowników z Maryland, aby ostatecznie ustalić, że znaczne ilości tlenu pojawiły się po raz pierwszy w atmosferze ziemskiej około 2,4 miliarda lat temu. Czasami nazywany „Wielkim Wydarzeniem Utleniającym”, wzrost ten oznacza początek okresu proterozoicznego.
Ogólny konsensus naukowy utrzymywał również, że drugi poważny wzrost tlenu atmosferycznego nastąpił około 600 milionów lat temu, a tlen wzrósł w tym czasie do poziomu prawie współczesnego. Dowody na istnienie zwierząt wielokomórkowych po raz pierwszy pojawiają się w geologii w tym czasie.
„Wiele się dyskutowało o tym, czy drugi większy wzrost tlenu w atmosferze był szybki i stopniowy, czy powolny i postępujący”, powiedział Wing. „Nasze wyniki potwierdzają pogląd, że drugi wzrost był stopniowy i zaczął się około 1,3 miliarda lat temu, a nie 0,6 miliarda lat temu”.
Oprócz Johnstona współautorami Winga Marylanda w artykule z 2 grudnia są koledzy z geologii James Farquhar i Jay Kaufman. Ich grupa pracuje nad udokumentowaniem powiązań między izotopami siarki a ewolucją atmosfery ziemskiej za pomocą połączenia badań terenowych, analizy laboratoryjnej próbek skał, modeli geochemicznych, eksperymentów fotochemicznych z gazami zawierającymi siarkę i eksperymentów mikrobiologicznych.
„Aktywna dysproporcja siarki drobnoustrojowej w mezoproterozoiku” David T. Johnston, Boswell A. Wing, James Farquhar i Alan J. Kaufman, University of Maryland; Harald Strauss, Universit? T M? Nster; Timothy W. Lyons, University of California, Riverside; Linda C. Kah, University of Tennessee; Donald E. Canfield, Southern Denmark University: Science, 2 grudnia 2005 r.
Oryginalne źródło: UM News Release
