Attēla kredīts: NASA
Tā kā divi roveri skāra Marsu pēc ūdens pazīmēm un dzīvības priekšgājējiem, ģeoķīmiķi ir atklājuši pierādījumus tam, ka Zemes senie okeāni daudz atšķīrās no mūsdienu. Pētījums, kas publicēts šīs nedēļas žurnāla Science numurā, citē jaunos datus, kas liecina, ka Zemes dzīvību sniedzošajos okeānos bija mazāk skābekļa nekā mūsdienās un miljardiem gadu varēja būt gandrīz bez skābekļa, nekā tika domāts iepriekš. Šie atradumi var palīdzēt izskaidrot, kāpēc sarežģītā dzīve tikko attīstījās miljardu gadu laikā pēc tās rašanās.
Zinātnieki, ko finansē Nacionālais zinātnes fonds (NSF) un ir saistīti ar Ročesteras universitāti, ir aizsākuši jaunu metodi, kas atklāj, kā okeāna skābeklis varētu būt mainījies visā pasaulē. Lielākā daļa ģeologu piekrīt, ka okeānos praktiski nebija izšķīdināts skābeklis, pirms apmēram 2 miljardiem gadu, un ka viņi bija bagāti ar skābekli gandrīz pēdējos pusmiljardu gados. Bet vienmēr ir bijis noslēpums par laika posmu starp tiem.
Ģeoķīmiķi izstrādāja veidus, kā noteikt seno skābekļa pazīmes noteiktos apgabalos, bet ne Zemes okeānos kopumā. Komandas metodi tomēr var ekstrapolēt, lai izprastu visu pasaules okeānu raksturu.
"Tas ir labākais tiešais pierādījums tam, ka šajā laikā pasaules okeānos bija mazāk skābekļa," saka Geils Arnolds, Ročesteras universitātes zemes un vides zinātņu doktorants un pētījuma vadošais autors.
Piebilst Enriqueta Barrera, NSF Zemes zinātņu nodaļas direktoru: “Šis pētījums ir balstīts uz jaunu pieeju, molibdēna izotopu pielietošanu, kas ļauj zinātniekiem noskaidrot globālās perturbācijas okeāna vidē. Šie izotopi paver jaunas iespējas izpētīt anoksiskos okeāna apstākļus dažkārt visā ģeoloģiskajā dokumentācijā. ”
Arnolds pārbaudīja klintis no Austrālijas ziemeļiem, kas atradās okeāna grīdā pirms vairāk nekā miljarda gadu, izmantojot jauno, viņas izstrādāto metodi, kuru izstrādājuši viņas un līdzautori Džeina Bārlinga un Ariels Anbars. Iepriekšējie pētnieki vairākus metrus bija iedziļinājušies klintī un pārbaudījuši tā ķīmisko sastāvu, apstiprinot, ka tā ir saglabājusi oriģinālu informāciju par okeāniem, kas droši saglabāti. Komandas locekļi atveda šos iežus savās laboratorijās, kur viņi izmantoja jaunizveidoto tehnoloģiju, ko sauca par daudzkolekcionāru induktīvi savienotās plazmas masas spektrometru, lai izpētītu molibdēna izotopus klintīs.
Elements molibdēns iekļūst okeānos caur upju noteci, izšķīst jūras ūdenī un var palikt izšķīdis simtiem tūkstošu gadu. Uzturoties šķīdumā tik ilgi, molibdēns labi sajaucas visos okeānos, padarot to par lielisku globālo indikatoru. Pēc tam no okeāniem tas tiek sadalīts divu veidu nogulumos jūras grīdā: tādos, kas atrodas zem ūdeņiem, ar skābekli bagāti un ar skābekli trūcīgos.
Sadarbībā ar Misūri štata universitātes līdzautoru Timotiju Lionu Ročesteras komanda pārbaudīja mūsdienu jūras dibena paraugus, ieskaitot retas vietas, kurās mūsdienās trūkst skābekļa. Viņi uzzināja, ka molibdēna izotopu ķīmiskā izturēšanās nogulumos ir atšķirīga atkarībā no skābekļa daudzuma virsējos ūdeņos. Rezultātā molibdēna izotopu ķīmija globālajos okeānos ir atkarīga no tā, cik jūras ūdens ir bez skābekļa. Viņi arī atklāja, ka molibdēns dažu veidu iežos reģistrē šo informāciju par senajiem okeāniem. Salīdzinot ar mūsdienu paraugiem, molibdēna ķīmijas mērījumi klintīs no Austrālijas norāda uz okeāniem, kur ir daudz mazāk skābekļa.
Cik daudz mazāk skābekļa ir jautājums. Anoksisko okeānu pilna pasaule varētu nopietni ietekmēt evolūciju. Eikarioti - šūnas, kas veido visus organismus, izņemot baktērijas - ģeoloģiskajā reģistrā parādās jau pirms 2,7 miljardiem gadu. Bet eikarioti ar daudzām šūnām - augu un dzīvnieku senčiem - parādījās tikai pirms pusmiljarda gadiem, apmēram laikā, kad okeāni kļuva bagāti ar skābekli. Kopā ar paleontologu Endrjū Knollu no Hārvardas universitātes Anbars izvirzīja hipotēzi, ka pagarināts anoksisko okeānu periods var būt atslēga tam, kāpēc sarežģītākie eikarioti tik tikko iztika no dzīves, kamēr viņu auglīgie baktēriju brālēni plauka. Arnolda pētījums ir svarīgs solis šīs hipotēzes pārbaudē.
“Ir zīmīgi, ka mēs tik maz zinām par mūsu pašu planētas okeānu vēsturi,” saka Anbars. “Tas, vai okeānos bija vai nebija skābekļa, ir vienkāršs ķīmisks jautājums, uz kuru, jūsuprāt, būtu viegli atbildēt. Tas parāda, cik grūti ir muldēt informāciju no roka ieraksta un cik daudz mums vēl ir, lai uzzinātu par mūsu izcelsmi. ”
Nākamais solis ir izdomāt, cik senā pagātnē okeānos bija mazāk skābekļa. Zinātnieki plāno turpināt molibdēna ķīmijas izpēti, lai atbildētu uz šo jautājumu, turpinot atbalstu no NSF un NASA - aģentūrām, kas atbalstīja sākotnējo darbu. Informācija ne tikai izgaismos mūsu pašu attīstību, bet arī palīdzēs mums izprast apstākļus, kuri mums jāmeklē, meklējot dzīvību ārpus Zemes.
Sākotnējais avots: NSF ziņu izlaidums
