دانشمندان منبعی باستانی از اکسیژن حیاتی پیدا کردند

یک مطالعه نشان می‌دهد که جابجایی گسلهای زمین‌شناسی در زیر سطح زمین باعث تولید اکسیژن می‌شود.

newsony/Shutterstock

اگرچه اکسیژن اکنون فراوان‌ترین عنصر در اقیانوسها و جو ما است که به ترتیب حدود 88.8 درصد و 23.1 درصد از جرم این دو را تشکیل میدهد، اما همیشه اینطور نبود. در واقع، فراوانی اکسیژن روی زمین تنها 2.4 بیلیون سال پیش به لطف ظهور فتوسنتز، فرآیندی به وجود آمد که از طریق آن برخی از اولین اشکال حیات، نور خورشید را به انرژی تبدیل کردند. دانشمندان می‌گویند که تنها تصادفی بود که یکی از محصولات این فرآیند اکسیژن بود. اما همچنین به طور کامل سیاره را متحول می‌کند و شرایط را برای اشکال پیچیده زندگی به طور فزاینده‌ای ایجاد می‌کند.

با وجود تمام اهمیت این به اصطلاح “رویداد اکسیداسیون بزرگ”، دانشمندان همیشه در مورد وجود اکسیژن در این سیاره قبل از ظهور فتوسنتز متعجب بوده‌اند. اکنون، تحقیقات اخیر در Nature Communications بیان می‌کند که جابجایی گسل‌های زمین‌شناسی می‌تواند پراکسید هیدروژن، منبع باستانی اکسیژن در سال‌های اولیه زمین، تولید کند. به گفته محققان، این منبع می‌توانست پیش از فتوسنتز به وجود اکسیژن روی سیاره کمک کند و می‌توانست از تکامل حیات میکروبی اولیه خبر دهد.

اگرچه پراکسید هیدروژن در شدت بالا به زندگی میکروبی آسیب می‌رساند، اما در مقادیر متوسط، منبع مهمی از اکسیژن را نیز تامین می‌کند. طبق تحقیقات اخیر، با جابجایی گسل‌های زمین‌شناسی در مناطق سوزان زیرسطح سیاره، در واقع پراکسید هیدروژن و در نتیجه اکسیژن تولید می‌کنند. آنها به طور بالقوه بر تکامل اولیه زندگی تأثیر گذاشتند.

جردن استون، نویسنده مطالعه اولیه و محقق دانشگاه نیوکاسل، در یک بیانیه مطبوعاتی می‌گوید: در حالی که تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که مقادیر کمی پراکسید هیدروژن و سایر اکسیدان‌ها را می‌توان با فشار یا خرد کردن سنگ‌ها در غیاب اکسیژن تشکیل داد، این اولین مطالعه‌ای است که اهمیت حیاتی دمای گرم را در به حداکثر رساندن تولید پراکسید هیدروژن نشان می‌دهد.

مطالعه اکسیژن در سنگها

به گفته محققان، جابجایی مداوم پوسته زمین باعث ایجاد شکافها و شکافهایی در سطح زیرسطحی مناطق فعال زمین‌ساختی می‌شود. محققان می‌گویند این شکافها از حساسیت خاصی برخوردار هستند. بنابراین، هنگامی که آب به داخل آن راه می‌یابد، می‌تواند واکنش مهمی ایجاد کند.

محققان این واکنش‌ها را با سنگهای مشترک پوسته اولیه زمین از جمله گرانیت، بازالت و پریدوتیت آزمایش کردند. آنها سنگ ها را خرد کردند و آب را در شرایط بدون اکسیژن در دماهای مختلف به قطعات اضافه کردند. شبیه‌سازی آنها پراکسید هیدروژن و در نتیجه اکسیژن را در دمای بالا تولید کرد که به نقطه جوش آب نزدیک می‌شود.

اگرچه ممکن است این دماها برای زندگی نامطلوب به نظر برسند، اما در واقع با شرایط ایده آل برای نوعی میکروب به نام هایپرترموفیل که یکی از اولین اشکال حیات روی زمین بود، همپوشانی دارند.

جان تلینگ، نویسنده ارشد این مطالعه و استاد دانشگاه نیوکاسل، در بیانیه‌ای مطبوعاتی می‌گوید: «این تحقیق نشان می‌دهد که نقص در سنگ‌های خرد شده و کانی‌ها می‌تواند رفتار بسیار متفاوتی با نحوه واکنش سطوح معدنی «کامل» داشته باشد.

تمام این واکنش‌های مکانیکی شیمیایی نیاز به تولید پراکسید هیدروژن و در نتیجه اکسیژن، آب، سنگ‌های خرد شده و دماهای بالا هستند که همگی در اوایل زمین قبل از تکامل فتوسنتز وجود داشتند و می‌توانستند بر شیمی و میکروبیولوژی در گرما تأثیر بگذارند. تلینگ در بیانیه‌ای مطبوعاتی می‌گوید: مناطقی که از نظر لرزه‌ای فعال هستند، جایی که زندگی ممکن است برای اولین بار تکامل یافته باشد.

در نهایت، محققان می‌گویند که تحقیقات بیشتر برای درک کامل نقش این فرآیند در حمایت از اشکال اولیه حیات روی زمین ضروری است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Scientists find an ancient source of life-supporting oxygen

The shifting of geological faults in the subsurface of Earth forged the oxygen, a study suggests.

By Sam Walters  |  Published: Friday, August 12, 2022

https://astronomy.com/news/2022/08/scientists-find-an-ancient-source-for-early-oxygen-on-earth