Son birkaç yıl, güneşdışı gezegen keşiflerinde bir patlama yaşadı. Bu dünyalardan bazıları “yaşanabilir bölge” olarak adlandırdığımız şeyde, en azından ön gözlemlerde. Ama bunların kaç tanesi Dünya ile aynı damarda yaşamı destekleyen, oksijen açısından zengin atmosferlere sahip olacak?
Yeni bir çalışma, nefes alabilen atmosferlerin Dünya kadar eski gezegenlerde düşündüğümüz kadar nadir olmayabileceğini gösteriyor.
Dünya şimdi zevk aldığımız oksijenli atmosferi geliştirmek için uzun zaman aldı. Yaklaşık 2,4 milyar yıl öncesine kadar gezegenimiz, atmosferi ve okyanuslarında çok daha az oksijene sahipti. Önemli bir oksijenlenme olayı gerçekleştiğinde bunların hepsi değişti; Dünya'yı şekillendiren üçünden ilki.
Dünya'nın oksijenasyonunun üç aşamalı modeli, tartışmasız olmasa da, oldukça geniş bir şekilde anlaşılmış ve kabul edilmiştir. Model, Dünya tarihinde üç büyük değişimin ana hatlarını çiziyor, her biri daha fazla oksijen ekleyerek Dünya'nın atmosferini önemli ölçüde değiştiriyor.
Üç olay:
- Büyük Oksidasyon Etkinliği yaklaşık 2.4 milyar yıl önce Paleoproterozoik Dönem'de meydana geldi. Bu durumda, biyolojik olarak üretilen oksijen okyanuslarda ve atmosferde birikerek büyük olasılıkla başlangıçta bir kitlesel yok oluşa neden olur.
- Neoproterozoik Oksijenasyon Olayı oksijen seviyelerinde çarpıcı bir artış gördü ve yaklaşık 540 milyon yıl önce Kambriyen Patlaması'ndan önce geldi.
- Paleozoik Oksijenlenme Olayı yaklaşık 400 milyon yıl önce oldu ve oksijenin mevcut seviyesine yaklaşık% 21 ulaştığını gördü.
Dünya'nın oksijenlenmesinin tarihi karmaşıktır. Bu doğrusal bir ilerleme değildi. İlk başta, oksijen yaşam formları tarafından bir atık yan ürün olarak üretildi ve bunların çoğu Dünya'nın kabuğu tarafından emildi. Oksijen oldukça reaktiftir ve diğer elementlerle her türlü bileşiği oluşturdu ve kabukta kilitlendi. Özellikle, oksijenin atmosfere girdiği zamanın en iyi göstergelerinden biri olan jeolojik kayıtta demir oksit üretmek için demir ile reaksiyona girdi.
Yine de bu modelin etrafında çok fazla tartışma var. Modelin bir anlayışına göre, okyanustaki fotosentetik bakteriler erken oksijenin çoğunu üretti. Daha sonra kara kökenli gezegenler yüz milyonlarca yıl sonra geldi ve oksijen seviyesini tekrar yükseltti. Ayrıca plaka tektoniği ve büyük volkanik patlamaların rol oynadığına dair kanıtlar da var.
Bu yeni çalışmanın yazarlarının bir makalesi, bu modelin oksijen açısından zengin bir dünya yaratmak için belirli bir şans seviyesinin gerekli olduğunu ima ettiğini söylüyor. “Bir volkanik patlama olmadıysa veya belirli bir organizma evrimleşmemiş olsaydı, oksijen düşük seviyelerde durabilirdi” diyor.
Ama belki de durum böyle değil.
Yeni çalışmaları “Kademeli Dünya oksijenasyonu küresel biyojeokimyasal döngülerin doğasında var olan bir özelliktir” ve “doğal” kelimesi burada kilit önem taşıyor. Yazarlar, her ikisi de 3 milyar yıl önce kurulmuş olan doğru mikroplara ve plaka tektoniklerine sahip olduktan sonra, şu anda sahip olduğumuz oksijen seviyesine ulaşmanın sadece bir zaman meselesi olduğunu söylüyorlar. Volkanlar ve kara temelli bitkiler ne olursa olsun.
“Bu araştırma, Dünya'nın nasıl oksijen bakımından zengin hale geldiğini ve böylece akıllı yaşamı destekleyebildiğimize dair anlayışımızı gerçekten test ediyor.“
Lewis Alcott, Baş Yazar, Yer Yüzey Bilimi Enstitüsü, Leeds Üniversitesi.
Dış kuvvetlerden ziyade, araştırmanın dediği gibi, Dünya'nın oksijenlenmesine yol açan “küresel fosfor, karbon ve oksijen döngülerini içeren bir dizi iç geri bildirimlerdi”. Aslında, bu döngüler “jeolojik kayıtta gözlenen aynı üç adımlı paterni üretecekti”.
Her şey şu makaleden geliyor: “Dünya'nın oksijenlenme olaylarının, oksijenik fotosentezin evriminden sonra gezegen yüzeyinin kademeli oksijenasyonu ile tamamen tutarlı olduğu sonucuna varıyoruz.”
Fakat bu sonuca nasıl ulaştılar?
Araştırmacılar İngiltere'deki Leeds Üniversitesi'nden. Baş yazar, Dünya Yüzey Bilimi Enstitüsü'nde doktora öğrencisi Lewis J. Alcott. Alcott ve diğer araştırmacılar, köklü bir deniz biyojeokimyası modeliyle çalıştılar ve değiştirdiler. Bu modeli Dünya'nın tüm tarihinde yayınladılar ve üç ana oksijenasyon olayını tek başına ürettiğini buldular.
Bir basın bülteninde Alcott, “Bu araştırma, Dünya'nın nasıl oksijen bakımından zengin hale geldiğini ve böylece akıllı yaşamı destekleyebildiğine dair anlayışımızı gerçekten test ediyor.” Dedi.
Dünya'nın oksijenlenme tarihinin arkasındaki baskın düşünce, onu açıklamak için birkaç geniş olay kategorisine dayanır. Birincisi, oksijen üreten yaşam formlarındaki büyük evrimsel gelişmelerdir. Temel olarak, yaşam formlarının giderek daha karmaşık hale geldiği ve oksijen açısından zengin bir ortam oluşturduğu “biyolojik devrimler”. İkinci kategori tektonik devrimlerdir: kabuğunu değiştiren ve daha yüksek oksijen seviyelerine yol açan önemli volkanik aktivite de dahil olmak üzere tektonik aktivitede dramatik ve özel bir artış.
Her iki geniş kategorinin de doğası hakkında çok fazla tartışma var, ancak bu yeni çalışma bilim insanlarına düşünecekleri daha fazla şey veriyor. Yeni çalışma, oksijenasyonu açıklamak için jeolojik kayıtlarda tespit edilebilen “adım adım” olaylara güvenmek yerine, fosfor, karbon ve oksijen arasındaki geri besleme döngülerine işaret ediyor.
Çalışma aynı zamanda oksijenasyonun kaçınılmaz olduğunu göstermektedir.
Leeds Dünya ve Çevre Okulu'ndan da ortak yazar Profesör Simon Poulton şunları söyledi: “Modelimiz, dünyayı oksijen üreten mikroplar geliştikten sonra karmaşık yaşamı sürdürebilecek bir seviyeye yükseltmenin kaçınılmaz olduğunu öne sürüyor. ”
Bu yeni modelin kalbinde deniz fosfor döngüsü yer almaktadır. Onların modeli, Dünya'nın yaşadığı aynı üç aşamalı oksijenasyon paternini üretti “yalnızca zaman içinde indirgenmeden oksitleyici yüzey koşullarına kademeli bir geçişle sürüldüğünde. Geçişler, deniz fosfor döngüsünün değişen oksijen seviyelerine tepki verme şeklinden ve bunun fosfor gerektiren fotosentezi nasıl etkilediğinden kaynaklanıyor. ”
“Çalışmamız, küresel fosfor, karbon ve oksijen döngüleri arasındaki ilişkinin, Dünya'nın oksijenlenme geçmişini anlamak için temel olduğunu gösteriyor. Bu, bizimkinden başka bir gezegenin nasıl yaşanabilir hale gelebileceğini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir ”dedi.
Bu gezegenlerin bazıları için henüz umut var.
Bu çalışma konuyla ilgili son söz olmayacak. Ama bu ilginç bir sonuç ve eğer daha fazla bilimsel incelemeye dayanıyorsa, daha önce bulduğumuz gezegenleri ve TESS ve gelecekteki diğer gezegen bulma teleskopları ile bulacağımız binlerce uçağı karakterize etmemizi etkileyebilir.
Daha:
- Basın Bülteni: Dünya'nın oksijen tartışmasına yeni bir soluk getiriyor
- Araştırma Makalesi: Kademeli Dünya oksijenasyonu, küresel biyojeokimyasal çevrimin doğasında bulunan bir özelliktir
- HABER: Nefes alabilen ortamlar evrende ilk düşündüğümüzden daha yaygın olabilir
- Araştırma Raporu (2014): Dünya'nın ilk okyanus ve atmosferinde oksijenin yükselişi
