У последњих неколико година дошло је до експлозије открића егзопланета. Неки од тих света налазе се у ономе што ми сматрамо „подесном станом“, бар у прелиминарним запажањима. Али колико ће од њих имати атмосферу богату кисеоником која подржава живот у истој вени као и Земља?
Ново истраживање сугерира да атмосфера која дише можда није тако ријетка као што смо мислили на планетима старим као Земља.
Земљи је требало дуго да се развије атмосфера кисеоника у којој сада уживамо. До пре отприлике 2,4 милијарде година, наша планета је имала много мање кисеоника у својој атмосфери и океанима. Све се то променило када се догодио велики догађај оксигенације; прва од три која су обликовала Земљу.
Тростепени модел оксигенације Земље прилично је широко схваћен и прихваћен, иако није без полемике. Модел оцртава три главна помака у Земљиној историји, а сваки од њих значајно мења Земљину атмосферу додавањем више кисеоника.
Три догађаја су била:
- Велики оксидациони догађај догодио се пре отприлике 2,4 милијарде година током Палеопротерозојске ере. У овом случају, биолошки произведен кисеоник акумулиран у океанима и атмосфери, што вероватно доводи до почетног масовног изумирања.
- Догађај неопротерозојске оксигенације имао је драматичан пораст нивоа кисеоника и претходио је Камбријској експлозији пре око 540 милиона година.
- Догађај палеозојске оксигенације догодио се пре око 400 милиона година и видео је да кисеоник достиже тренутни ниво од око 21%.
Историја оксигенације Земље је компликована. То није била линеарна прогресија. У почетку је кисеоник настао као отпадни нуспроизвод животних форми, а велики део њега је апсорбовала земаљска кора. Кисеоник је високо реактиван и формирао је све врсте једињења са другим елементима и затварао се у коре. Конкретно, он је реаговао са гвожђем да би се створио гвожђе оксид у геолошком запису, један од наших најбољих показатеља када је кисеоник ушао у атмосферу.
Ипак, постоји доста расправа око овог модела. Према једном разумевању модела, фотосинтетске бактерије у океану су произвеле већи део раног кисеоника. Тада су се планете на копну појавиле стотинама милиона година касније, поново подижући ниво кисеоника. Такође постоје докази да су играли улогу тектоника плоча и масовне ерупције вулкана.
Чланак аутора ове нове студије каже да овај модел подразумева да је за стварање света богат кисеоником потребан одређени ниво среће. "Ако се није догодила једна вулканска ерупција или се одређена врста организма није развила, тада би кисеоник могао застати на ниским нивоима", каже се.
Али то можда није тако
Њихово ново истраживање названо је „Степенаста оксигенација Земље својствено својство глобалног биогеохемијског бициклизма“, а реч „својствено“ је овде кључна. Аутори кажу да смо једном имали праве микробе и тектонику плоча, који су успостављени пре 3 милијарде година, било је само питање времена када ћемо достићи ниво кисеоника који имамо сада. Без обзира на вулкане и копнене биљке.
“Ово истраживање заиста тестира наше разумевање како је Земља постала богате кисеоником и на тај начин способна да подржи интелигентни живот.“
Левис Алцотт, водећи аутор Института за науку о површини Земље, Универзитет Леедс.
Уместо спољних сила, „скуп унутрашњих повратних информација који укључују глобални циклус фосфора, угљеника и кисеоника“ довео је до оксигенације Земље, како каже студија. У ствари, ти циклуси би „произвели исти образац у три корака који је примећен у геолошком запису“.
Све се своди на то из папира: „Закључујемо да су догађаји оксигенације Земље у потпуности у складу са постепеном оксигенацијом планетарне површине након еволуције фотосинтезе кисеоника.“
Али како су дошли до тог закључка?
Истраживачи су са Универзитета Леедс у Великој Британији. Главни аутор је Левис Ј. Алцотт, студент доктората са Института за површинску науку у земљи. Алцотт и други истраживачи радили су на добро утврђеном моделу морске биогеохемије и модификовали га. Водили су тај модел кроз читаву историју Земље и открили да он производи три главна догађаја кисеоника сама.
У саопштењу за штампу Алцотт је рекао: "Ово истраживање заиста тестира наше разумевање како је Земља постала богата кисеоником, и тиме способна да подржи интелигентни живот."
Доминантно размишљање иза Земљине историје оксигенације ослања се на неколико широких категорија догађаја да би то објаснило. Један је главни развој еволуције у облицима живота који производе кисеоник. У основи "биолошке револуције", где су животне форме постале прогресивно сложеније и стварале су окружење богато кисеоником. Друга категорија су тектонске револуције: драматично и посебно повећање тектонске активности, укључујући значајну вулканску активност, које су измениле кору и довеле до већег нивоа кисеоника.
Доста се расправљало око тачне природе обе ове широке категорије, али ова нова студија даје научницима још много тога за размишљање. Уместо да се ослања на "корак-мудре" догађаје који се могу одредити у геолошком запису да би се објаснила оксигенација, нова студија указује на циклусе повратне спреге између фосфора, угљеника и кисеоника.
Студија такође указује да је оксигенација била неизбежна.
Коаутор студије, професор Симон Поултон, такође са школе Земље и животне средине у Леедсу, рекао је: „Наш модел сугерише да је оксигенација Земље до нивоа који може да одржи сложен живот била неизбежна, након што су микроби који производе кисеоник еволуирали. “
У срцу овог новог модела је циклус морског фосфора. Њихов модел је произвео исти образац оксигенације у три корака који је Земља искусила „када је вођена искључиво поступним преласком са временских услова на оксидацију. Прелази су вођени начином на који морски фосфор реагује на промену нивоа кисеоника и како то утиче на фотосинтезу, за шта је потребан фосфор. "
„Наш рад показује да је однос између глобалног циклуса фосфора, угљеника и кисеоника од суштинског значаја за разумевање историје оксигенације Земље. Ово би нам могло помоћи да боље схватимо како планета која није наша може да постане усељива “, рекао је старији аутор др Бењамин Миллс.
Тако да још увек постоји нада за неке од тих егзопланета.
Ова студија неће бити задња ријеч по том питању. Али то је интригантан резултат, и ако се залаже за даљи научни надзор, може утицати на то како карактеришемо егзопланете које смо већ пронашли, и хиљаде других које ћемо пронаћи са ТЕСС-ом и другим будућим телескопима за проналажење планета.
Више:
- Изјава за штампу: Ударање новог живота у расправу о кисеонику о Земљи
- Истраживачки рад: Степенаста оксигенација Земље својствено је својство глобалног биогеохемијског бициклизма
- Чланак: Атмосфера која дише може бити чешћа у свемиру него што смо прво мислили
- Истраживачки рад (2014): Пораст кисеоника у раном океану и атмосфери Земље
