Hapen osuus maapallon ilmakehästä pysyi erittäin alhaisena ensimmäisten fotosynteettisten mikrobien ilmestymisen jälkeen, mikä johtui siitä, että muinaisten mantereiden kivet absorboivat aktiivisesti sen molekyylejä estäen niitä kerääntymästä merelle ja ilmaan, Nature Geoscience -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
”Maan ilmakehän kyllästyminen happea voi tapahtua milloin tahansa. Tähän tarvitaan vain mantereiden”oikea” kemiallinen koostumus. Havaitsimme, että maanosien kemia muuttui dramaattisesti heti, kun happi alkoi kertyä planeetan primaarimerelle”, kertoo Matthijs Smit Brittiläisen Kolumbian yliopistosta Vancouverissa, Kanadassa.
Kuten tutkijat uskovat nykyään, kaukainen aikaisempi maa ei muistuttanut itseään millään nykyään - ilmakehässä ei ollut happea ja siellä oli paljon hiilidioksidia ja metaania. Sen vesillä, jotka muistuttivat lämpötilan ja konsistenssin paksun keiton kiehumisesta, asui omituisia ekstremofiilisia bakteereja, joiden jälkiä tutkijat löytävät usein mikrobien pesäkkeiden ominaisten”peittojen” muodossa maan vanhimmista kivistä.
Kukaan ei tiedä tarkalleen, milloin elämä syntyi - on ristiriitaisia todisteita siitä, että se oli olemassa jo 3,3–3,7 miljardia vuotta sitten tai jopa 4 miljardia vuotta sitten, tosiasiallisesti heti Maan ja Kuun muodostumisen päättymisen ja heidän "pommituksen" päättymisen jälkeen suuret asteroidit ja komeetat, jotka toivat "elämän tiilet" maan päälle.
Smithin mukaan tämä elämä kesti siihen asti, mitä geologit kutsuvat "suureksi happikatastrofiksi". Noin 2,4–2,32 miljardia vuotta sitten, happipitoisuus ilmakehässä nousi nopeasti, nouseen nykyään 0,0001 prosentista 21 prosenttiin. Syynä sen esiintymiseen nykyään pidetään ensimmäisiä fotosynteettisiä organismeja, syanobakteereita, jotka puhdistivat hiilidioksidin ilmakehän ja täyttivät sen happea.
Toisaalta, kuten tutkijat huomauttavat, on edelleen epäselvää, mikä tarkalleen rajoitti hapen pitoisuuden kasvua vedessä ja maapallon ilmakehässä satojen miljoonien vuosien aikana, kun sinileviä oli jo olemassa planeetan ensiömeressä.
Jotkut tutkijat ehdottavat, että "ylimääräinen" happi absorboi maapallon primaariset mannermaiset kivet, jotka muodostuivat aikana, jolloin ilmakehässä ei käytännössä ollut happea, kun taas toiset uskovat, että happea "absorboivan" roolin ottivat pohjalle kertyneet elävien organismien jäännökset. Maan valtameret ovat satoja miljoonia vuosia vanhoja.
Smith ja hänen kollegansa Klaus Mezger Bernin yliopistosta (Sveitsi) löysivät uusia todisteita ensimmäisen hypoteesin tueksi analysoimalla kymmenien tuhansien kuorenäytteiden kemiallista koostumusta, jotka muodostuivat kauan ennen "happikatastrofin" alkua ja ajankohtana, jolloin hapen osuus ilmakehästä kasvoi nopeimmassa tahdissa.
Mainosvideo:
Tätä analyysia varten tutkijat käyttivät nerokasta tekniikkaa - he mittasivat kromin ja uraanin osuudet näissä kiveissä, jotka reagoivat eri tavalla kivien tuhoamisprosessiin hapen ja veden avulla. Siksi mitä suurempia nämä erot ovat, sitä pidempiä ja vahvempia elementit toimivat näissä kiveissä, mikä antaa mahdollisuuden ymmärtää, mikä rooli maan mantereilla oli sen happivarantojen syntyessä.
Kuten nämä mittaukset osoittivat, kromin ja hapen osuudet mantereen kallioissa alkoivat muuttua noin kolme miljardia vuotta sitten, mikä tapahtuu samanaikaisesti ensimmäisten fotosynteettisten organismien esiintymisen kanssa. Noin 300 miljoonaa vuotta ennen "happikatastrofia" niiden osuus muuttuu jyrkästi, mikä osoittaa yhtä jyrkän muutoksen kalliolajista toiseen, joka melkein ei absorboinut happea. Tutkijoiden mukaan tämä oli syy "happikatastrofin" puhkeamiseen, joka muutti dramaattisesti Maan ja sen ensimmäisten asukkaiden ulkonäköä ja teki siitä sopivan ihmisten ja muiden nykyaikaisten elävien olentojen olemassaololle.