Naukowcy od dawna zastanawiają się, dlaczego tlen rozkwitał w ziemskiej atmosferze od około 2,4 miliarda lat.
Zwane „Wielkim Wydarzeniem Utleniania”, przejście „nieodwracalnie zmieniło środowiska powierzchniowe na Ziemi i ostatecznie umożliwiło zaawansowane życie”, powiedział Dominic Papineau z Laboratorium Geofizycznego Carnegie Institution.
Teraz Papineau jest współautorem nowego badania w czasopiśmie Natura, która ujawnia nowe wskazówki dotyczące tajemnic starożytnych skał osadowych.
Zespół badawczy pod kierownictwem Kurta Konhausera z University of Alberta w Edmonton przeanalizował skład pierwiastków śladowych w skałach osadowych znanych jako formacje żelazowo-pasmowe lub BIF z kilkudziesięciu różnych miejsc na całym świecie, w wieku od 3800 do 550 milion lat. Formacje żelaza w postaci pasm to wyjątkowe złoża wodne, często występujące w bardzo starych warstwach skalnych, które powstały, zanim atmosfera lub oceany zawierały obfity tlen. Jak sama nazwa wskazuje, są one wykonane z naprzemiennych pasm minerałów żelaza i krzemianu.
Zawierają również niewielkie ilości niklu i innych pierwiastków śladowych. Naukowcy sądzą, że historia niklu może ujawnić tajemnicę pochodzenia współczesnego życia.
Nikiel występuje w dzisiejszych oceanach w śladowych ilościach, ale był do 400 razy więcej w pierwotnych oceanach. Mikroorganizmy produkujące metan, zwane metanogenami, rozwijają się w takich środowiskach, a metan uwalniany do atmosfery mógł zapobiec gromadzeniu się tlenu gazowego, który reagowałby z metanem, wytwarzając dwutlenek węgla i wodę.
Spadek stężenia niklu doprowadziłby do „głodu niklu” dla metanogenów, które polegają na enzymach na bazie niklu w kluczowych procesach metabolicznych. Glony i inne organizmy, które uwalniają tlen podczas fotosyntezy, używają różnych enzymów, a więc głód niklu byłby mniej dotknięty. W rezultacie metan atmosferyczny spadłby, a warunki dla wzrostu tlenu zostałyby ustanowione.
Naukowcy odkryli, że poziom niklu w BIF zaczął spadać około 2,7 miliarda lat temu i o 2,5 miliarda lat temu był o około połowę mniejszy niż wcześniej.
„Czas pasuje bardzo dobrze. Spadek niklu mógł przygotować grunt pod Wielkie Wydarzenie Utleniania ”- powiedział Papineau. „A z tego, co wiemy o żywych metanogenach, niższe poziomy niklu poważnie ograniczyłyby produkcję metanu”.
Co do tego, dlaczego przede wszystkim spadł nikiel, naukowcy wskazują na geologię. We wcześniejszych fazach historii Ziemi, gdy jej płaszcz był niezwykle gorący, lawy z erupcji wulkanicznych miałyby stosunkowo wysoką zawartość niklu. Erozja zmyłaby nikiel do morza, utrzymując wysoki poziom. Ale gdy płaszcz ochłodził się, a chemia law uległa zmianie, wulkany wyrzuciły mniej niklu, a mniej trafiłoby do morza.
„Nikiel nie był wcześniej rozważany”, powiedział Papineau. „To tylko pierwiastek śladowy w wodzie morskiej, ale nasze badania wskazują, że mógł on mieć ogromny wpływ na środowisko Ziemi i historię życia”.
Źródło: Carnegie Institution for Science, via Eurekalert.
