دراسة تكشف حقيقة امتلاء الغلاف الجوي للأرض بالأكسجين

تساءل العلماء منذ فترة طويلة كيف أن الغلاف الجوي للأرض مليء بالأكسجين، لكن دراسة جديدة تدعي أنها قد تحل أخيرا هذا الغموض، وقد وجد الباحثون تغييرات في قشرة الأرض بين 3 مليارات إلى 2،4 مليار سنة مضت على شكل زيادة في مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي للكوكب، وزاد مقدار الأكسجين الحر بمقدار 10،000 مرة، مما سيؤدي إلى انفجار الحياة على كوكب الأرض.

وقد اشتبه في وجود صلة بين "الأكسجة" والتغيرات في تكوين القشور القارية خلال هذه الفترة، ولكن كان من الصعب إثباتها، فيما يعتقد عالم الجيولوجيا بجامعة كولومبيا البريطانية (أو بي سي) ماثيس سميت وشريك الأبحاث كلاوس ميزغر أنهم تمكنوا من إظهار كيف أدى اختفاء معدن يسمى الأوليفين من قشرة الأرض إلى انفجار الحياة البيولوجية، حيث كان الجو والمحيطات في وقت مبكر من الأرض خالية من الأكسجين الحر، على الرغم من أن البكتيريا الزرقاء الصغيرة تنتج الغاز كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي، الأكسجين الحر هو الأكسجين الذي لا يتم دمجه مع عناصر أخرى مثل الكربون أو النيتروجين، وتحتاجه الكائنات الهوائية للعيش.

وقد حدث تغيير منذ حوالي ثلاثة مليارات سنة، عندما بدأت المناطق الصغيرة التي تحتوي على الأوكسجين الحر تظهر في المحيطات، ثم، قبل حوالي 2،4 مليار سنة، زاد الأكسجين في الغلاف الجوي زيادة مفاجأة بنحو 10،000 مرة في 200 مليون سنة فقط، هذه الفترة، والمعروفة باسم حدث الأكسدة الكبرى، غيرت التفاعلات الكيميائية على سطح الأرض تمامًا، وكان الباحثون على علم ووعي بأن تكوين القارات تغير أيضًا خلال هذه الفترة، وقد بدءوا بإيجاد صلة، والبحث عن كثب في السجلات التي توضح بالتفصيل الكيمياء الجيولوجية لأنواع الصخور النارية من جميع أنحاء العالم، وأكثر من 000 48 صخرة تعود إلى بلايين السنين.

وقال الدكتور سميت: "اتضح أن تغير مذهل حدث في تكوين القارات في نفس الوقت الذي كان فيه الأكسجين الحر يتراكم في المحيطات، قبل الأكسجة، كانت القارات تتكون من الصخور الغنية بالمغنيسيوم والفقيرة في السيليكا - على غرار ما يمكن العثور عليه اليوم في أماكن مثل أيسلندا وجزر فارو، ولكن الأهم من ذلك، كانت تلك الصخور تحتوي على معدن يسمى اوليفينا".

وعندما يتلامس اوليفينا مع الماء، فإنه يبدأ التفاعلات الكيميائية التي تستهلك الأكسجين وتقفل عليه، وهذا هو ما حدث للأكسجين الذي تنتجه البكتيريا الزرقاء في وقت مبكر من تاريخ الأرض، ومع ذلك، مع تطور القشرة القارية إلى تكوين أشبه حالا باليوم، فقد اختفى أوليفينا تقريبا، وبدون أن يتفاعل هذا المعدن مع الماء ويستهلك الأكسجين، سمح للغاز أخيرا بالتراكم، وأصبحت المحيطات مشبعة في نهاية المطاف، وتجاوز الأكسجين الغلاف الجوي.

ويضيف الدكتور سميت: "يبدو حقا أنه كان نقطة انطلاق لتنويع الحياة كما نعرفها، "بعد هذا التغيير، أصبحت الأرض صالحة أكثر للسكن وأكثر ملائمة لتطور الحياة المعقدة،" أما بالنسبة لما تسبب في تغيير تكوين القارات، فهذا هو موضوع الدراسة الجارية، ويلاحظ الدكتور سميت أن تكتونات الصفيحة الحديثة بدأت في نفس الوقت تقريبا، والعديد من العلماء نظروا أن هناك صلة بينهم".