Maan. Kuvan luotto: NASA Klikkaa suuremmaksi
Maapallon elämähistoria liittyy läheisesti happea ilmaantuvaan ilmakehään. Nykyisessä tieteellisessä konsensuksessa todetaan, että merkittävät määrät happea ilmestyivät ensimmäisen kerran maapallon ilmakehään noin 2,4 miljardia vuotta sitten, ja ilmakehän happea lisääntyi toinen suuri määrä myöhemmin, ehkä noin 600 miljoonaa vuotta sitten.
Marylandin yliopiston geologien uudet havainnot kuitenkin viittaavat siihen, että ilmakehän hapen toinen hyppy on tosiasiassa saattanut alkaa paljon aikaisemmin ja tapahtua hitaammin kuin aiemmin ajateltiin. Havainnot tehtiin mahdolliseksi käyttämällä Marylandissa kehitettyä uutta työkalua mikrobien elämän seuraamiseksi muinaisissa ympäristöissä. Kansallisen tiedesäätiön ja NASAn rahoittama teos ilmestyy 2. joulukuuta ilmestyvässä Science-lehdessä.
Tutkija David Johnston, tutkija Boswell Wing ja Marylandin yliopiston geologian laitoksen ja maatietojärjestelmän tieteiden välitieteellisen keskuksen kollegat johtivat kansainvälistä tutkijaryhmää, joka käytti harvinaisen rikki-isotoopin 33S tarkkuusmittauksia määrittääkseen muinaisen meren mikrobit, jotka tunnetaan rikkiä suhteettomina prokaryooteina, olivat laajalti aktiivisia melkein 500 miljoonaa vuotta aikaisemmin kuin aiemmin ajateltiin.
Välituotteina olevat rikkiyhdisteet, joita nämä rikkiä suhteettomat bakteerit käyttävät, muodostuvat altistamalla rikki mineraaleja happikaasulle. Siksi tutkijat ovat tulkineet todisteita tämän tyyppisten bakteerien laaja-alaisesta aktiivisuudesta todisteina ilmakehän happipitoisuuden lisääntymisestä.
"Nämä mittaukset viittaavat siihen, että rikkiyhdisteiden epäsuhtaiset suhteet olivat aktiivinen osa rikkisykliä [1,3 miljoonaa vuotta sitten], ja että etenevä Maan pinnan hapettuminen on saattanut olla luonteenomaista [keskimääräiselle proterotsooiselle]", kirjoittajat kirjoittavat.
Proterotsooinen on ajanjakso maapallon historiassa noin 2,4 miljardia vuotta sitten 545 miljoonaan vuotta sitten.
"Tulokset osoittavat myös, että uutta 33S-pohjaista tutkimusmenetelmää voidaan käyttää mikrobien elämän esiintymisen ja luonteen seuraamiseen ainutlaatuisesti muinaisissa ympäristöissä ja antaa näkemyksen evoluutiosta toiminnassa", Johnston sanoi. "Tämä lähestymistapa tarjoaa merkittävän uuden välineen varhaisen elämän astrobiologisissa tutkimuksissa maapallolla ja sen ulkopuolella."
Ilma, jota hengitämme
Kun planeettamme muodostui noin 4,5 miljardia vuotta sitten, käytännössä kaikki maapallon happi sitoutui kemiallisesti muihin alkuaineisiin. Se oli kiinteissä yhdisteissä, kuten kvartsi ja muut silikaattimineraalit, nestemäisissä yhdisteissä, kuten vedessä, ja kaasumaisissa yhdisteissä, kuten rikkidioksidi ja hiilidioksidi. Vapaa happi - kaasu, joka antaa meille mahdollisuuden hengittää ja joka on välttämätöntä kaikelle edistyneelle elämälle - oli käytännössä olematu.
Tutkijat ovat pitkään ajatelleet, että hapen ilmaantuvuus ilmakehään leimasi kahdella erillisellä happea tason hyppyllä. Viime vuosina tutkijat ovat käyttäneet Marylandin yliopiston geologin James Farquharin ja Marylandin kollegoiden kehittämää menetelmää lopullisesti määrittääkseen, että merkittävät määrät happea ilmaantui ensimmäisen kerran maan ilmakehään noin 2,4 miljardia vuotta sitten. Tämä kasvu, jota kutsutaan joskus myös "suureksi hapettumistapahtumaksi", osoittaa tämän proterotsooisen ajanjakson alkua.
Yleisessä tieteellisessä konsensuksessa on myös todettu, että ilmakehän hapen toinen merkittävä nousu tapahtui noin 600 miljoonaa vuotta sitten, kun happi nousi tuolloin lähes nykyaikaiselle tasolle. Todisteet monisoluisista eläimistä ilmestyvät ensin geologiassa tänä aikana.
"On käyty paljon keskustelua siitä, oliko ilmakehän hapen toinen merkittävä nousu nopea ja asteittainen vai hidas ja etenevä", sanoi Wing. "Tuloksemme tukevat ajatusta, että toinen nousu oli asteittaista ja alkoi noin 1,3 miljardia vuotta sitten eikä 0,6 miljardia vuotta sitten."
Johnstonin lisäksi Wingin Maryland-yhteistyön kirjoittajat 2.12. Julkaisussa ovat geologiatovereita James Farquhar ja Jay Kaufman. Heidän ryhmänsä tehtävänä on dokumentoida rikkiisotooppien ja maapallon ilmakehän väliset yhteydet yhdistelmällä kenttätutkimusta, kallionäytteiden laboratorioanalyysiä, geokemiallisia malleja, fotokemiallisia kokeita rikkipitoisten kaasujen kanssa ja mikrobikokeita.
”Aktiivinen mikrobirikkien suhteeton mittaus mesoproterotsooisissa olosuhteissa”, kirjoittaneet David T. Johnston, Boswell A. Wing, James Farquhar ja Alan J. Kaufman, Marylandin yliopisto; Harald Strauss, yliopisto? Mster; Timothy W. Lyons, Kalifornian yliopisto, Riverside; Linda C. Kah, Tennessee-yliopisto; Donald E. Canfield, Etelä-Tanskan yliopisto: Tiede, 2. joulukuuta 2005.
Alkuperäinen lähde: UM: n lehdistötiedote
