A hosszabb nappalok segíthették az élet kialakulását a Föld korai időszakában

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

A földtörténeti kutatások jelenlegi állása szerint hozzávetőlegesen 2,4 milliárd évvel ezelőtt az oxigénkatasztrófa vagy oxigénkrízis, más néven a nagy oxigenizációs esemény (Great Oxygenation Event) drasztikus környezeti változást hozott, jelentősen megnőtt a Föld légkörének molekuláris oxigéntartalma. Ez tette lehetővé a ma ismert élet kialakulását a bolygón. Számos elmélet született már a hogyanról és a mikéntről, de a legújabb teória az eddigiektől  eltérő magyarázattal rukkolt elő. 

A Nature Geoscience folyóiratban hétfőn megjelent tanulmányukban német és amerikai kutatók összefüggést találtak az oxigenizáció és a Föld tengely körüli forgási sebessége között. A bolygó korai időszakának csillagászati modellezése és a kanadai Huron-tó sekély öbleinek alját borító mikrobiális szőnyegekből származó bizonyíték alapján szerintük a forgás lassulásával hosszabbodó nappalok tették lehetővé a fotoszintézis növekedését, így azt, hogy az ősi tengerekben molekuláris oxigén halmozódjon fel, majd innen a légkörbe kerüljön. 

A Huron-tó egyik sekély öblözeteFotó: GARY COOK/robertharding via AFP

A tanulmányt ismertető Science szerint 2016-ban egy véletlenszerű felvetés nyomán Judith Klatt, a jelenleg a Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézet biogeokémikusa felismerte, hogy összefüggés lehet a Föld forgási sebessége és a légköri oxigén mennyiségének növekedésében tapasztalható jelentős ugrások között. 

A Hold Földtől való távolságának és az ebből eredő légköri és óceáni árapályoknak a modellezése alapján már korábban tudott volt, hogy a bolygó sokkal gyorsabban forgott a tengelye körül, mint ma. ezek szerint 4,5 milliárd évvel ezelőtt egy nap alig 6 óra hosszú volt. A modellek szerint körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt a Hold tömegvonzása 21 órásra növelte egy teljes nap időtartamát. A Föld forgási sebessége ezután körülbelül egymilliárd évig állandó maradt, mivel a Föld gravitációs vonzása ellensúlyozta a Holdét. Ezek az erők körülbelül 700 millió évvel ezelőtt felborultak, mivel a Föld és a Hold közötti rezonanciaciklus nem teljesen stabil, és a bolygó forgása lelassult a jelenlegi sebességre, ami 24 órás napot eredményezett.

Ismeretes az is, hogy a 2,4 milliárd évvel ezelőtti nagy oxigenizációs esemény után egymilliárd évvel ezelőtt is bekövetkezett egy jelentős mennyiségnövekedés, amit 400 millió évvel ezelőtt egy újabb követett. Klatt a Huron-tó üledékén növekvő mikrobiális szőnyegeket tanulmányozta, ahol a víz kellően sekély ahhoz, hogy a cianobaktériumok elegendő napfényt kapjanak a fotoszintézishez. És mivel a tó fenekéről oxigénhiányos víz és kéngéz bugyog fel, a körülmények a korai Föld viszonyait idézik. A mikrobiális szőnyegekből vett minták a biogeokémikus laboratóriumban vizsgálta, azt firtatva, hogy a halogénlámpákkal szimulált különböző időtartamú nappalok alatt mennyi oxigén szabadul fel – nem volt meglepő, hogy minél tovább tartott a fényexpozíció, annál nagyobb mennyiség. 

Klatt és kollégái készítettek egy számítógépes modellt a globális oxigénkibocsátás kiszámítására, valamint annak kiderítésére, hogy a nappalok növekvő hossza valóban eredményezhette-e az oxigenizációs eseményeket. Kalkulációik szerint közvetlen a kölcsönhatás a napfényes órák száma és a mikrobiális szőnyegek oxigéntermelése között. Vagyis a nappalok hosszának növekedésével az egyébként éjszaka oxigént „beélegző” cianobaktériumok többletet kezdtek előállítani. 

A teória arra is magyarázatot ad, hogy az oxigenizációs esemnyek előtt bő egymilliárd évvel már bizonyítottan gigantikus telepeket alkotó cianobaktériumok korábban miért nem voltak képesek erre a produkcióra, vagyis arra, hogy jelentős mennyiségű molekuláris oxigénnel töltsék meg a Föld korai légkörét.

Korábbi kapcsolódó cikkeink: