Zeme. Attēla kredīts: NASA Noklikšķiniet, lai palielinātu
Dzīves uz Zemes vēsture ir cieši saistīta ar skābekļa parādīšanos atmosfērā. Pašreizējā zinātniskā vienprātība liecina, ka ievērojams skābekļa daudzums Zemes atmosfērā pirmo reizi parādījās pirms aptuveni 2,4 miljardiem gadu, bet otrs būtiskais atmosfēras skābekļa pieaugums notika daudz vēlāk, iespējams, apmēram pirms 600 miljoniem gadu.
Tomēr jaunie Merilendas Universitātes ģeologu secinājumi liecina, ka otrais atmosfēras skābekļa lēciens patiesībā varētu būt sācies daudz agrāk un noticis lēnāk, nekā tika domāts iepriekš. Atklājumi tika padarīti iespējami, izmantojot jaunu, Mērilendā izstrādātu rīku mikrobu dzīves izsekošanai senās vidēs. Darbu finansē Nacionālais zinātnes fonds un NASA, un tas parādās zinātnes 2. decembra numurā.
Absolvents pētnieks Deivids Džonstons, zinātnieks Bosvels Vings un kolēģi Mērilendas universitātes ģeoloģijas un Zemes sistēmas zinātnes starpnozaru centrā vadīja starptautisku pētnieku komandu, kas izmantoja retu sēra izotopu 33S augstas precizitātes mērījumus, lai noteiktu šo seno jūras mikrobi, kas pazīstami kā sēra disproporcijas prokarioti, bija plaši aktīvi gandrīz 500 miljonus gadu agrāk, nekā tika domāts iepriekš.
Sēra starpposma savienojumi, kurus izmanto šīs sēra disproporcijas izraisošās baktērijas, veidojas, sērūdeņražiem pakļaujot skābekļa gāzi. Tādējādi pierādījumi par šāda veida baktēriju plašu darbību ir interpretēti kā zinātnieki par paaugstināta atmosfēras skābekļa satura pierādījumiem.
"Šie mērījumi norāda, ka sēra savienojuma disproporcija bija aktīva sēra cikla sastāvdaļa pirms [1,3 miljoniem gadu], un ka progresējošā Zemes virsmas oksigenācija, iespējams, raksturoja [vidējo proterozoisko]," raksta autori.
Proterozoisks ir periods Zemes vēsturē no aptuveni 2,4 miljardiem gadu atpakaļ līdz 545 miljoniem gadu atpakaļ.
"Rezultāti arī parāda, ka jauno, uz 33S balstīto pētījumu metodi var izmantot, lai unikāli izsekotu mikrobu klātbūtni un raksturu senās vidēs un sniegtu ieskatu evolūcijas darbībā," sacīja Džonstons. "Šī pieeja ir nozīmīgs jauns rīks astrobioloģiskajos agrīnās dzīves meklējumos uz Zemes un ārpus tās."
Gaiss, ko mēs elpojam
Kad mūsu planēta izveidojās pirms apmēram 4,5 miljardiem gadu, praktiski viss skābeklis uz Zemes bija ķīmiski saistīts ar citiem elementiem. Tas bija cietajos savienojumos, piemēram, kvarcā un citos silikātu minerālos, šķidros savienojumos, piemēram, ūdenī, un gāzveida savienojumos, piemēram, sēra dioksīdā un oglekļa dioksīdā. Brīvais skābeklis - gāze, kas ļauj mums elpot un kas ir būtiska visu progresējošo dzīvi - praktiski neeksistēja.
Zinātnieki jau sen domā, ka skābekļa parādīšanos atmosfērā iezīmēja divi izteikti skābekļa līmeņa lēcieni. Pēdējos gados pētnieki ir izmantojuši Merilendas Universitātes ģeologa Džeimsa Farkera un Merilendas kolēģu izstrādāto metodi, lai pārliecinoši noteiktu, ka ievērojams skābekļa daudzums vispirms parādījās Zemes atmosfērā pirms aptuveni 2,4 miljardiem gadu. Dažreiz to dēvē par “Lielo oksidācijas notikumu”, šis pieaugums iezīmē proterozoiskā perioda sākumu.
Vispārējā zinātniskā vienprātība ir arī atzinusi, ka otrais būtiskais atmosfēras skābekļa līmeņa paaugstināšanās notika pirms aptuveni 600 miljoniem gadu, skābeklim paaugstinoties gandrīz līdz tā laika līmenim. Ap to laiku daudzšūnu dzīvnieku liecības vispirms parādās ģeoloģijā.
"Ir daudz diskutēts par to, vai otrais būtiskais atmosfēras skābekļa pieaugums bija ātrs un pakāpenisks, vai lēns un progresīvs," sacīja Wing. "Mūsu rezultāti atbalsta ideju, ka otrais kāpums bija progresīvs un sākās apmēram pirms 1,3 miljardiem gadu, nevis pirms 0,6 miljardiem gadu."
Papildus Džonstonam, Wing’s Maryland līdzautori 2. decembra rakstā ir ģeoloģijas kolēģi Džeimss Farhārs un Džejs Kaufmans. Viņu grupa strādā, lai dokumentētu saites starp sēra izotopiem un Zemes atmosfēras evolūciju, izmantojot lauka pētījumu, klinšu paraugu laboratoriskās analīzes, ģeoķīmisko modeļu, fotoķīmisko eksperimentu ar sēru saturošām gāzēm un mikrobu eksperimentus.
“Aktīva mikrobu sēra disproporcija mezoproterozoikā” - Dāvids T. Džonstons, Bosvels A. Vings, Džeimss Farhārs un Alans J. Kaufmans, Merilendas Universitāte; Haralds Štrauss, Universit? T M? Nster; Timotijs W. Lyons, Kalifornijas universitāte, Riversaida; Linda C. Kah, Tenesī universitāte; Donalds E. Kanfīlds, Dānijas Dienvidu universitāte: Zinātne, 2005. gada 2. decembris.
Oriģinālais avots: UM ziņu izlaidums
