Obrazový kredit: NASA
Keď dva vozne hľadali Mars na známky vody a prekurzory života, geochemici odhalili dôkazy o tom, že starodávne oceány Zeme sa od dnešných oveľa líšia. Výskum publikovaný v tomto týždennom čísle časopisu Science uvádza citované údaje, ktoré ukazujú, že životodarné oceány Zeme obsahovali menej kyslíka, ako je tomu v súčasnosti, a kyslík mohol byť takmer o miliardu rokov dlhší, než sa pôvodne predpokladalo. Tieto zistenia môžu pomôcť vysvetliť, prečo sa zložitý život sotva vyvíjal miliardy rokov po jeho vzniku.
Vedci, financovaní Národnou vedeckou nadáciou (NSF) a pridružení k University of Rochester, propagovali novú metódu, ktorá odhaľuje, ako sa svetový kyslík mohol zmeniť globálne. Väčšina geológov súhlasí s tým, že v oceánoch sa do asi 2 miliárd rokov nerozpúšťal žiadny kyslík a že počas väčšiny posledných pol miliárd rokov boli bohaté na kyslík. O období medzi tým však vždy existovalo tajomstvo.
Geochemici vyvinuli spôsoby detekcie príznakov starovekého kyslíka v konkrétnych oblastiach, ale nie v zemských oceánoch ako celku. Metódu tímu je však možné extrapolovať, aby sme pochopili povahu všetkých oceánov na celom svete.
„Toto je najlepší priamy dôkaz, že globálne oceány mali v tom čase menej kyslíka,“ hovorí Gail Arnold, doktorandka vied o Zemi a environmentalistike na University of Rochester a hlavný autor výskumnej práce.
Dodáva Enriqueta Barrera, programová riaditeľka oddelenia prírodných vied NSF: „Táto štúdia je založená na novom prístupe, uplatňovaní izotopov molybdénu, ktorý umožňuje vedcom zisťovať globálne poruchy v oceánskych prostrediach. Tieto izotopy otvárajú nové dvere na skúmanie anoxických podmienok oceánu v časoch naprieč geologickým záznamom. “
Arnold preskúmal skaly zo severnej Austrálie, ktoré boli pred oceánom pred viac ako miliardou rokov, pomocou novej metódy, ktorú vyvinula ona a spoluautori Jane Barlingová a Ariel Anbar. Predchádzajúci vedci vŕtali niekoľko metrov do skaly a testovali jej chemické zloženie, čo potvrdzuje, že pôvodné informácie o oceánoch boli bezpečne uložené. Členovia tímu priviedli tieto horniny späť do svojich laboratórií, kde na skúmanie izotopov molybdénu v horninách použili novo vyvinutú technológiu nazývanú viacnásobný kolektor s indukčne viazaným plazmatickým hmotnostným spektrometrom.
Prvok molybdén vstupuje do oceánov prostredníctvom odtoku rieky, rozpúšťa sa v morskej vode a môže zostať rozpustený stovky tisíc rokov. Molybdén tým, že zostane v roztoku tak dlho, sa dobre premieša v oceánoch, čo z neho robí vynikajúci globálny ukazovateľ. Potom sa z oceánov odstráni do dvoch druhov sedimentov na morskom dne: tie, ktoré ležia pod vodou, bohaté na kyslík a tie, ktoré sú chudobné na kyslík.
V spolupráci s spoluautorkou Timothy Lyons z University of Missouri preskúmal tím Rochester vzorky z moderného morského dna vrátane vzácnych miest, ktoré sú dnes chudobné na kyslík. Dozvedeli sa, že chemické správanie izotopov molybdénu v sedimentoch je odlišné v závislosti od množstva kyslíka v nadzemných vodách. Výsledkom je, že chémia izotopov molybdénu v globálnych oceánoch závisí od toho, do akej miery je morská voda chudobná na kyslík. Zistili tiež, že molybdén v niektorých druhoch hornín zaznamenáva túto informáciu o prastarých oceánoch. V porovnaní s modernými vzorkami, meranie chémie molybdénu v horninách z Austrálie ukazuje na oceány s oveľa menším množstvom kyslíka.
O koľko menej kyslíka je otázkou. Svet plný anoxických oceánov by mohol mať vážne následky pre vývoj. Eukaryoty, druh buniek, ktoré tvoria všetky organizmy okrem baktérií, sa objavujú v geologickom zázname už pred 2,7 miliardami rokov. Ale eukaryoty s mnohými bunkami - predchodcami rastlín a živočíchov - sa neobjavili až pred pol miliardou rokov, o čase, kedy sa oceány obohatili o kyslík. S paleontológom Andrewom Knollom z Harvardskej univerzity Anbar predtým predložil hypotézu, že predĺžené obdobie anoxických oceánov môže byť kľúčom k tomu, prečo zložitejšie eukaryoty sotva prežívajú život, zatiaľ čo ich plodné bakteriálne bratrance prosperujú. Arnoldova štúdia je dôležitým krokom pri testovaní tejto hypotézy.
„Je pozoruhodné, že o histórii oceánov našej planéty vieme tak málo,“ hovorí Anbar. „Či už bol v oceánoch kyslík, je priama chemická otázka, o ktorej si myslíte, že by bolo ľahké odpovedať. Ukazuje, aké ťažké je dráždiť informácie zo záznamu o rocke a koľko ďalších je toho, aby sme sa dozvedeli o našom pôvode. “
Ďalším krokom je zistiť, koľko kyslíka bolo v oceánoch v dávnej minulosti. Vedci plánujú pokračovať v štúdiu chémie molybdénu, aby odpovedali na túto otázku, s pokračujúcou podporou NSF a NASA, agentúr, ktoré podporovali počiatočnú prácu. Informácie nielen objasnia náš vlastný vývoj, ale môžu nám pomôcť pochopiť podmienky, ktoré by sme mali hľadať pri hľadaní života mimo Zeme.
Pôvodný zdroj: NSF News Release
