Az a pillanat, amikor a Föld majdnem elvesztette a lélegzetét

Szóval gondolj bele legközelebb, amikor könnyedén veszel egy nagy levegőt (a szóvicc szándékos): a Föld majdnem nem jutott el idáig.

Komolyan. Nagyjából 2,3 milliárd évvel ezelőtt a bolygónk átment valamin, amit Nagy Oxigenációs Eseménynek hívnak – ekkor lett az oxigén végre állandó része a légkörnek, nem csak itt-ott lebegett apró, múlékony mennyiségben. Hatalmas dolog volt. Olyan bolygószintű változás, aminél elgondolkodhat az ember, hogyan élhette túl bármi is.

De itt van az, ami évtizedek óta zavarta a tudósokat: miután ez a rengeteg oxigén beáramlott, honnan tudta a Föld megtartani belőle annyit, hogy az életet is támogassa? Nem lehet csak úgy egy bolygót megtölteni gázzal, és várni, hogy örökre ott maradjon. Olyan rengeteg kémiai folyamat zajlik folyamatosan, ami szívesen felemésztené az összes értékes oxigént.

Na most, kutatók épp most találták meg, ami a válasz lehet – és őszintén szólva, elég gyönyörű.

Az ősi óceán ravasz trükkje

Egy tudóscsoport, köztük Andrey Bekker geológus a UC Riverside-ról, közelről megnézett néhány igazán régi kőzetet Dél-Afrikából. És az igazán régi itt azt jelenti, hogy több mint kétmilliárd éves. Ezek nem csak kőzetek – lényegében időkapszulák, amelyek titkokat őriznek arról, milyen volt a Föld, amikor a levegő, amit lélegzünk, még viszonylag új találmány volt.

Amit felfedeztek: egy visszacsatolási hurok olyan elegáns módon, hogy szinte azt gondolnád, a bolygó már előre megtervezte ezt az egészet (ami persze nem igaz, a bolygók nem terveznek, de érted, mire gondolok).

Így működött:

Ahogy az oxigén elkezdett felhalmozódni a légkörben, reakcióba lépett az óceánokkal, és ez megnövelte a szulfát-koncentrációt. A szulfát talán nem hangzik olyan izgalmasnak, mint az oxigén vagy a szén, de rendkívül fontosnak bizonyult. Bizonyos mikrobák imádják a szulfátot. Arra használják, hogy lebontsák az szerves anyagokat olyan módon, ami valójában visszajuttatja a foszfort a vízbe.

A foszfor lényegében a biológiai világ aranyhajú tápanyaga – túl kevés és semmi nem nő meg, túl sok és elszabadul a káosz. De ez az ősi újrahasznosító rendszer pont megfelelő mennyiségben tartotta elérhetően a foszfort.

Több foszfor lebegett körbe, több élőlény virágzott. És ahogy több élet lett, több szerves szén került a tengeri üledékekbe bomlás helyett – ami otherwise felemésztette volna az összes szép kis oxigént. Olyan, mintha a bolygó megtalálta volna a módját, hogyan mentse meg a létrehozott oxigént azáltal, hogy bezárta a szenet ahelyett, hogy hagyta lebomlani.

Minél többet tudok meg erről, annál inkább meg vagyok győződve, hogy a Föld milliárdévek óta működtet néhány igazán lenyűgöző természetes mérnöki projektet.

Miért változtat meg ez mindent

Itt jön a igazán érdekes rész: a kutatók egy új technikát fejlesztettek ki ezeknek a ősi kőzeteknek a tanulmányozására, ami sokkal tisztább képet ad, mint korábban bármikor.

A korábbi kutatások meg tudták mérni, mennyi foszfor volt jelen az ősi kőzetekben, de nem tudták megkülönböztetni a ténylegesen felhasználható foszfort attól, ami ásványi formában volt bezárva, teljesen elérhetetlen bármilyen élő szervezet számára.

Az új megközelítés? Darabonként oldották fel a kőzeteket, ásványról ásványra, szétválasztva a felhasználható foszfort attól az anyagtól, ami lényegében kőbe volt zárva. Hatalmas dolog ez, mert olyan, mint a különbség aközött, hogy tudod, van víz egy bolygón, és aközött, hogy tudod, mennyi az ténylegesen iható belőle.

„Most már el tudjuk különíteni a foszfort, ami a szervezetek rendelkezésére állt, attól, ami lényegében bezárva volt" – magyarázta Bekker. „Ez sokkal tisztább képet ad az ősi óceánok tápanyagszintjéről, mint korábban bármikor."

És őszintén, ez az a fajta tudományos előrelépés, amit imádok olvasni. Nem csak választ találni, hanem jobb eszközöket fejleszteni, hogy egyáltalán fel lehessen tenni a megfelelő kérdéseket.

A Föld és az oxigén rocky kapcsolata

Az egyik legelgondolkodtatóbb következménye ennek a kutatásnak az, hogy a Föld oxigéntörténete talán sokkal drámaibb volt, mint gondoltuk.

A tudósok korábban azt gondolták, hogy a Nagy Oxigenációs Esemény után az oxigénszint valószínűleg viszonylag stabil maradt – csak lassan épült az idő előrehaladtával, amíg végül az állatok kifejlődhettek. De ha ez a foszfor-visszaforgatási rendszer ilyen visszacsatolási hurkokat hozott létre, az oxigénszint hatalmas hullámzásokon mehettek keresztül tíz- vagy akár százmillió évek alatt.

Gondolj bele egy pillanatra. A Föld légköre nem csak fokozatos, sima előrehaladás volt a több oxigén felé. Valószínűleg inkább olyan volt, mint egy hullámvasút, mindenféle csúcsokkal és völgyekkel.

És ez azért számít, mert felvet egy meglehetősen érdekes kérdést: ha az oxigén ilyen hosszú ideig elérhető volt, miért tartott olyan sokáig a komplex élet megjelenése? Volt ez a gyönyörű, milliárdéves óceán tele oxygennel, de mégis újabb kétmilliárd év kellett, mire bármi komplexebb jött létre az egysejtű organizmusoknál.

Lehet, hogy az oxigén nem is volt a szűk keresztmetszet. Lehet, hogy valami más tartotta vissza a show-t. Ez az a fajta tudományos rejtély, ami ébren tartja a kutatókat, és őszintén alig várom, hogy megtudjuk, mi következik.

Miért lenne ez fontos neked?

Tudom, mire gondolsz: „Szép tudomány, de miért számít ez nekem?"

Itt a válasz: megérteni, hogyan tartotta fenn a Föld az élethez megfelelő körülményeket, gyakorlatilag az első lépés afelé, hogy kiderítsük, mi tesz egy bolygót lakhatóvá. És ha azon vagyunk, hogy lakható világokat keressünk más csillagok körül, az olyan visszacsatolási mechanizmusok ismerete, mint ez a foszforciklus, segíthet azonosítani, mely bolygóknak van meg az, ami kell.

És persze van valami mélyen alázatos és lenyűgöző abban, hogy rájössz: a légkörünk – amit szó szerint percekig sem élhetünk túl nélküle – milliárdévek aprólékos kémiai és biológiai táncmozdulatainak az eredménye. Minden lélegzetvételed összekapcsol az ősi óceánokkal, milliárdéves mikrobiális őseinkkel, egy bolygórendszerrel, ami kitalálta, hogyan tartsa életben magát puszta kémiai kitartással.

Elég hihetetlen, ha belegondolsz.

Szóval legközelebb, amikor mélyet lélegzel, talán Adj egy kis biccentést az ősi óceánoknak, amik segítettek lehetővé tenni ezt. Még azelőtt végezték a nehéz munkát a Föld lakhatóságán, hogy bárki lett volna ott, aki értékelhette volna.

Forrás: ScienceDaily