A kőzetek elárulják, mikor változott meg örökre a Föld az oxigén miatt

A Föld történelmében volt egy drámai fordulópont, amikor a légkör oxigéntartalma hirtelen megemelkedett, ezt nevezzük a Nagy Oxidációs Eseménynek (GOE). Ez több mint 2 milliárd évvel ezelőtt történt, és alapjaiban alakította át bolygónk életképességét. A komplex élet, így az ember is, csak ennek köszönhetően jelenhetett meg.

A Föld oxigén előtt

A GOE előtt a Föld légköre szinte teljesen oxigénmentes volt. Csak olyan élőlények éltek, amelyek nem igényeltek oxigént, ezek az anaerob organizmusok az erjedést használták energiatermelésre. Ilyen élőlények ma is előfordulnak szélsőséges helyeken, például forró kénes forrásokban vagy mélytengeri kürtőkben.

Az oxigén megjelenése hatalmas változásokat indított el: a Földből oxigénszegény bolygóból olyanná vált, amely képes támogatni a gazdag, összetett bioszférát.

Új bizonyíték a mély múltból

A Syracuse Egyetem és az MIT kutatói dél-afrikai kőzetminták elemzésével új részleteket tártak fel a GOE idővonaláról. Ezek a 2,2–2,5 milliárd éves üledékes kőzetek olyan kémiai nyomokat őriznek, amelyek alapján következtetni lehet az akkori oxigénviszonyokra.

A kutatók különösen a nitrogénizotópokat vizsgálták ezek alapján arra jutottak, hogy az oxigénhez kötődő biológiai folyamatok már 100 millió évvel korábban elkezdődtek, mint korábban gondolták. Ez azt jelenti, hogy már jóval a légköri oxigén felhalmozódása előtt is oxigént használtak bizonyos mikrobák az óceánokban.

Hogyan zajlott a kutatás?

A kőzeteket porrá zúzták, majd kémiailag kezelték és gázzá alakították, hogy egy speciális tömegspektrométerrel megmérjék a nitrogénizotópok arányát. Az ehhez használt berendezés különösen érzékeny, és lehetővé tette, hogy extrém alacsony nitrogéntartalmú mintákban is pontos méréseket végezzenek.

Az oxigén felemelkedésének hatása

Ahogy az oxigénszint nőtt, sok oxigénre érzékeny élőlény kipusztult, és helyüket átvették azok, amelyek oxigént használtak energiatermeléshez, ez lett az aerob légzés. Ez a folyamat hatalmas energiaelőnyt adott, és lehetővé tette az összetett életfolyamatok – például az agyműködés és izomműködés – megjelenését.

A bolygó és az élet együtt fejlődött

A kutatás rávilágít arra, hogy a légkör oxigéndúsabbá válása sokkal lassabb és bonyolultabb folyamat volt, mint azt eddig gondoltuk. Az élet és a környezet egymást alakítva fejlődött olyanná, amilyennek ma ismerjük.

Ahogy Uveges, a kutatás vezetője fogalmazott: „A levegő, amit ma belélegzünk, több milliárd év lassú változásának eredménye.”

A teljes tanulmány a Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban jelent meg.

Fotó: Canva