حيرة الباحثين منذ فترة طويلة حول سبب ازدهار الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض منذ حوالي 2.4 مليار سنة.
وقال دومينيك بابينو من المختبر الجيوفيزيائي لمعهد كارنيجي ، الذي أطلق عليه "حدث الأكسدة العظيم" ، إن الانتقال "غير البيئات السطحية بشكل لا رجعة فيه على الأرض وجعل الحياة المتقدمة ممكنة في نهاية المطاف".
الآن ، شارك Papineau في تأليف دراسة جديدة في المجلة طبيعة، الذي يكشف أدلة جديدة على الغموض في الصخور الرسوبية القديمة.
قام فريق البحث ، بقيادة كيرت كونهاوزر من جامعة ألبرتا في إدمونتون ، بتحليل تركيبة العناصر النزرة للصخور الرسوبية المعروفة باسم تشكيلات الحديد المقيدة ، أو BIFs ، من عشرات المواقع المختلفة حول العالم ، وتتراوح أعمارهم من 3800 إلى 550 ملايين السنوات. تكون تكوينات الحديد المقيدة فريدة من نوعها ، وغالبًا ما توجد رواسب مغمورة بالمياه في طبقات صخرية قديمة جدًا تشكلت قبل الغلاف الجوي أو المحيطات تحتوي على أكسجين وفير. كما يوحي اسمها ، فهي مصنوعة من أشرطة متناوبة من الحديد والمعادن سيليكات.
كما تحتوي على كميات ضئيلة من النيكل وعناصر تتبع أخرى. ويعتقد الباحثون أن تاريخ النيكل قد يكشف سر أصل الحياة العصرية.
يوجد النيكل في محيطات اليوم بكميات ضئيلة ، ولكنه كان أكثر وفرة بما يصل إلى 400 مرة في محيطات الأرض البدائية. الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للميثان ، والتي تسمى الميثانوجينات ، تزدهر في مثل هذه البيئات ، والميثان الذي تطلقه في الغلاف الجوي ربما منع تراكم غاز الأكسجين ، والذي كان سيتفاعل مع الميثان لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء.
كان من الممكن أن يؤدي انخفاض تركيز النيكل إلى "مجاعة نيكل" للميثانوجينات ، الذين يعتمدون على إنزيمات النيكل في عمليات التمثيل الغذائي الرئيسية. تستخدم الطحالب والكائنات الحية الأخرى التي تطلق الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي إنزيمات مختلفة ، وبالتالي كانت أقل تأثراً بمجاعة النيكل. ونتيجة لذلك ، كان من الممكن أن ينخفض الميثان في الغلاف الجوي ، وأن ظروف ارتفاع الأكسجين قد تم وضعها.
وجد الباحثون أن مستويات النيكل في BIFs بدأت في الانخفاض قبل حوالي 2.7 مليار سنة وبحلول 2.5 مليار سنة كانت حوالي نصف قيمتها السابقة.
"التوقيت مناسب تمامًا. قال بابينو: إن انخفاض النيكل كان يمكن أن يمهد الطريق لحدث الأكسدة العظيم. "ومن ما نعرفه عن الميثانوجينات الحية ، فإن انخفاض مستويات النيكل كان سيقلل بشدة إنتاج الميثان".
أما سبب انخفاض النيكل في المقام الأول ، فيشير الباحثون إلى الجيولوجيا. خلال المراحل السابقة من تاريخ الأرض ، في حين كانت الوشاح ساخنًا للغاية ، كانت الحمم من الانفجارات البركانية عالية نسبيًا في النيكل. كان التآكل سيغسل النيكل في البحر ، ويبقي المستويات عالية. ولكن مع برودة الوشاح ، وتغير كيمياء الحمم ، كانت البراكين تنفث أقل من النيكل ، وأقل ما يمكن أن يجد طريقه إلى البحر.
قال بابينو: "لم يكن اتصال النيكل شيئًا قد فكر فيه أي شخص من قبل". "إنه مجرد عنصر ضئيل في مياه البحر ، لكن دراستنا تشير إلى أنه ربما كان له تأثير كبير على بيئة الأرض وعلى تاريخ الحياة."
المصدر: معهد كارنيجي للعلوم ، عن طريق يوريكاليرت.
