أرض. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
يرتبط تاريخ الحياة على الأرض ارتباطًا وثيقًا بظهور الأكسجين في الغلاف الجوي. يشير الإجماع العلمي الحالي إلى ظهور كميات كبيرة من الأكسجين لأول مرة في الغلاف الجوي للأرض منذ حوالي 2.4 مليار سنة ، مع حدوث زيادة كبيرة ثانية في الأكسجين الجوي بعد ذلك بكثير ، ربما قبل حوالي 600 مليون سنة.
ومع ذلك ، تشير النتائج الجديدة التي توصل إليها الجيولوجيون في جامعة ميريلاند إلى أن القفزة الثانية في الأكسجين الجوي قد تكون قد بدأت في وقت أبكر بكثير وحدثت بشكل تدريجي أكثر مما كان يعتقد سابقًا. أصبحت النتائج ممكنة باستخدام أداة جديدة لتتبع الحياة الميكروبية في البيئات القديمة التي تم تطويرها في ماريلاند. بتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية ووكالة ناسا ، يظهر العمل في عدد 2 ديسمبر من مجلة العلوم.
قاد الباحث الخريج ديفيد جونستون ، وعالم الأبحاث بوسويل وينغ وزملاؤه في قسم الجيولوجيا وعلوم نظام الأرض بجامعة ميريلاند ، فريقًا دوليًا من الباحثين الذين استخدموا قياسات عالية الدقة لنظير كبريت نادر ، 33S ، لإنشاء ذلك البحرية القديمة كانت الميكروبات المعروفة باسم بدائيات النوى غير المتناسبة بالكبريت نشطة على نطاق واسع قبل 500 مليون سنة تقريبًا مما كان يعتقد سابقًا.
تتشكل مركبات الكبريت الوسيطة التي تستخدمها هذه البكتيريا غير المتناسبة مع تعرض معادن الكبريت لغاز الأكسجين. وهكذا ، فسر العلماء أدلة على النشاط الواسع الانتشار لهذا النوع من البكتيريا كدليل على زيادة محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي.
وكتب المؤلفون: "تشير هذه القياسات إلى أن عدم تناسق مركب الكبريت كان جزءًا نشطًا من دورة الكبريت قبل [1.3 مليون سنة] ، وأن الأكسجين التدريجي لسطح الأرض قد يكون قد ميز [وسط البروتيروزويك]".
البروتيروزويك هي الفترة في تاريخ الأرض من حوالي 2.4 مليار سنة إلى 545 مليون سنة مضت.
قال جونستون: "تُظهر النتائج أيضًا أنه يمكن استخدام طريقة البحث الجديدة المستندة إلى 33S لتتبع وجود وطبيعة الحياة الميكروبية بشكل فريد في البيئات القديمة وتقديم لمحة عن التطور في العمل". "يوفر هذا النهج أداة جديدة مهمة في البحث الفلكي في الحياة المبكرة على الأرض وما بعدها."
الهواء الذي نتنفسه
عندما تشكل كوكبنا قبل حوالي 4.5 مليار سنة ، كان كل الأكسجين على الأرض تقريبًا مرتبطًا كيميائيًا بعناصر أخرى. كان في مركبات صلبة مثل الكوارتز ومعادن سيليكات أخرى ، في مركبات سائلة مثل الماء ، وفي مركبات غازية مثل ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون. الأكسجين الحر - الغاز الذي يسمح لنا بالتنفس ، والذي يعد ضروريًا لجميع الحياة المتقدمة - لم يكن موجودًا تقريبًا.
يعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن ظهور الأكسجين في الغلاف الجوي تميز بطفلين مميزين في مستويات الأكسجين. في السنوات الأخيرة ، استخدم الباحثون طريقة طورها عالم الجيولوجيا بجامعة ميريلاند جيمس فاركوهار وزملاؤه في ماريلاند لتحديد بشكل قاطع أن كميات كبيرة من الأكسجين ظهرت لأول مرة في الغلاف الجوي للأرض قبل حوالي 2.4 مليار سنة. يُشار إلى هذه الزيادة أحيانًا باسم "حدث الأكسدة العظيم" ، وهي تمثل بداية فترة البروتوزوز.
كما توصل إجماع علمي عام إلى أن الارتفاع الكبير الثاني في الأكسجين الجوي حدث منذ حوالي 600 مليون سنة ، حيث ارتفع الأكسجين إلى ما يقرب من المستويات الحديثة في ذلك الوقت. تظهر أدلة الحيوانات متعددة الخلايا لأول مرة في الجيولوجية في هذا الوقت تقريبًا.
قال وينج: "كان هناك الكثير من النقاش حول ما إذا كانت الزيادة الرئيسية الثانية في الأكسجين الجوي سريعة ومتدرجة أم بطيئة ومتدرجة". "تدعم نتائجنا فكرة أن الارتفاع الثاني كان تقدميًا وبدأ منذ حوالي 1.3 مليار سنة ، بدلاً من 0.6 مليار سنة مضت."
بالإضافة إلى جونستون ، شارك مؤلفو Wing's Maryland في ورقة 2 ديسمبر في زملاء الجيولوجيا جيمس فاركوهار وجاي كوفمان. تعمل مجموعتهم على توثيق الروابط بين نظائر الكبريت وتطور الغلاف الجوي للأرض باستخدام مزيج من البحث الميداني والتحليل المختبري لعينات الصخور والنماذج الجيوكيميائية والتجارب الضوئية مع الغازات الحاملة للكبريت والتجارب الميكروبية.
"عدم تناسق الكبريت الميكروبي النشط في الميزوبروتيروزويك" بقلم ديفيد ت. جونستون ، بوزويل أ. وينج ، جيمس فاركوهار وآلان ج. كوفمان ، جامعة ماريلاند ؛ هارالد شتراوس ، جامعة؟ تيموثي دبليو ليونز ، جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد ؛ ليندا كاه ، جامعة تينيسي ؛ دونالد إي كانفيلد ، جامعة جنوب الدنمارك: العلوم ، 2 ديسمبر 2005.
المصدر الأصلي: UM News Release
