บันทึกหินแสดงสัญญาณของการเกิดออกซิเดชันเร็วกว่าที่เคยคิดไว้ 200 ล้านปีหลักฐานใหม่ชี้ให้เห็นรูปแบบชีวิตที่สร้างออกซิเจนครั้งแรกหลายร้อยล้านปีเร็วกว่าที่ทราบก่อนหน้านี้
การวิเคราะห์ธาตุเหล็กและยูเรเนียมที่ฝังอยู่ภายในหินยุคดึกดำบรรพ์
นักวิจัยพบว่าน้ำทะเลตื้นมีออกซิเจนละลายอยู่เมื่อประมาณ 3.2 พันล้านปีก่อน นักวิจัยรายงานออนไลน์วันที่ 24 สิงหาคมใน Earth and Planetary Science Lettersว่าวันที่ใหม่ทำให้การปรากฏตัวของออกซิเจนของโลกเกิด ขึ้นเร็วกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ประมาณ 200 ล้านปี
ออกซิเจนในระยะแรกนี้ตรึงวิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ผลิตออกซิเจนมาเกือบหนึ่งพันล้านปีก่อนที่ไซยาโนแบคทีเรียจะท่วมโลกด้วยออกซิเจนในช่วง Great Oxygenation Event James Kasting นักธรณีวิทยาแห่งรัฐเพนน์สเตทซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว “นี่เป็นหลักฐานเพิ่มเติมว่าไซยาโนแบคทีเรียมาเร็ว” เขากล่าว โดยสังเกตว่าการค้นพบนี้ทำให้เกิดคำถามมากขึ้น “ไซยาโนแบคทีเรียที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ ยิ่งเราต้องอธิบายว่าอะไรที่ทำให้ออกซิเจนเพิ่มขึ้นช้าลง”
การมีออกซิเจนเพียงเล็กน้อยก็ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้ นักธรณีเคมี Aaron Satkoski จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน และเพื่อนร่วมงานได้ออกล่าผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ในหินสีแดงและสีชมพูโบราณที่เก็บรวบรวมในแอฟริกาใต้ หินก่อตัวขึ้นบนพื้นทะเลเมื่อประมาณ 3.23 พันล้านปีก่อนเมื่อตะกอนสะสม แถบสีแดงที่อุดมด้วยธาตุเหล็กอาจเกิดขึ้นในมหาสมุทรลึกในขณะที่ชั้นเหล็กสีชมพูที่ต่ำกว่านั้นมาจากน้ำตื้นที่ตะกอนสะสมเร็วขึ้น
เหล็กในแถบเหล่านี้ทั้งหมดน่าจะมาจากปล่องไฮโดรเทอร์มอล ขณะที่เหล็กลอยอยู่ในมหาสมุทร ออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะทำปฏิกิริยากับเหล็กและทำให้เหล็กเกิดออกซิไดซ์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นสนิม เหล็กออกซิไดซ์ก็ตกลงสู่พื้นทะเล
เหล็กบางชนิดออกซิไดซ์ได้ง่ายกว่าชนิดอื่นๆ โดยปกติประมาณ 92 เปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กในน้ำทะเลจะอยู่ในรูปของธาตุเหล็ก-56 ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันมากกว่าพี่น้องที่เบากว่า นั่นคือ ธาตุเหล็ก-54 (ประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กในมหาสมุทร) ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำมาก ธาตุเหล็ก-56 ในปริมาณที่ไม่สมส่วนจะเกิดออกซิไดซ์และก่อตัวขึ้นในตะกอนใต้ทะเล ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนที่สูงขึ้น ธาตุเหล็กทั้งหมดจะออกซิไดซ์
โดยการวัดอัตราส่วนของไอโซโทปเหล็กทั้งสองในชั้นหิน
นักวิจัยสามารถคำนวณปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำได้ การวิเคราะห์พบว่าน้ำทะเลลึกปราศจากออกซิเจนเมื่อ 3.2 พันล้านปีก่อน อย่างไรก็ตาม น้ำตื้นมีความเข้มข้นของออกซิเจนมากถึง 0.1 เปอร์เซ็นต์ที่พบในน้ำทะเลสมัยใหม่ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงรวมตัวกันใกล้ผิวน้ำทะเลเพื่อรวบรวมแสง ออกซิเจนจึงเป็นหลักฐานทางอ้อมที่ “บอกเราว่าชีวมณฑลที่ผลิตออกซิเจนได้พัฒนาขึ้นแล้ว” ผู้เขียนร่วม คลาร์ก จอห์นสัน นักโหราศาสตร์จากวิสคอนซิน-แมดิสัน กล่าว
อะตอมของยูเรเนียมที่พบข้างเหล็กตัดความเป็นไปได้ที่การเกิดออกซิเดชันจะมาจากแหล่งอื่น เช่น แบคทีเรียที่ออกซิไดซ์เหล็ก แทนที่จะใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อเป็นพลังงาน อะตอมของยูเรเนียมต้องการออกซิเจนเพื่อแยกอิสระจากแร่ยูเรนิไนต์
แม้ว่างานชิ้นใหม่นี้จะให้ข้อมูลที่สำคัญว่าเมื่อใดที่ออกซิเจนปรากฏขึ้นครั้งแรกในมหาสมุทรของโลก การกำหนดว่าเมื่อใดที่สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงตัวแรกปรากฏขึ้น “เป็นเรื่องที่ยุ่งยาก” Dimitri Sverjensky นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าว สิ่งมีชีวิตที่ผลิตออกซิเจนในระยะแรกอาจสร้างหย่อมน้ำที่มีออกซิเจนซึ่งเรียกว่าโอเอซิสออกซิเจน การตรวจจับว่ามีหรือไม่มีออกซิเจนในจุดเดียวจึงไม่สามารถให้ภาพรวมของสภาวะออกซิเจนได้
โอมานได้ใช้สมการเหล่านี้ในงานส่วนใหญ่ของเธอ ในช่วงปริญญาเอก ที่สถาบันสมุทรศาสตร์ Scripps ในเมือง La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย เธอและเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาต้นกำเนิดของกระแสน้ำสีแดงนอกชายฝั่งแคลิฟอร์เนีย ทีมงานพบว่ากระแสน้ำสีแดงซึ่งได้รับการปฏิสนธิโดยชั้นของสารอาหาร ได้เน่าเปื่อยใต้ผิวมหาสมุทรเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ก่อนที่จะถูกดึงขึ้นด้านบน โอมานและเพื่อนร่วมงานของเธอใช้เจ็ทสกีที่ดัดแปลงด้วยระบบ GPS และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เพื่อรวบรวมข้อมูล ต่อมา ในฐานะนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบัน Woods Hole Oceanographic Institution ในแมสซาชูเซตส์ เธอและที่ปรึกษา Amala Mahadevan ได้ตรวจสอบกลไกต่างๆ เพื่ออธิบายว่าไนโตรเจนซึ่งเป็นสารอาหารที่สำคัญสำหรับแพลงก์ตอนพืชเคลื่อนที่ไปรอบๆ ใต้ชั้นแสงแดดจ้าของทะเลได้อย่างไร
ในช่วงเวลาที่เธออยู่ที่ Woods Hole โอมานก็เริ่มติดตามการเดินทางของ CO 2ที่เกิดจากสาหร่ายในฤดูใบไม้ผลิในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ
เมื่อแพลงก์ตอนพืชในบุปผาขนาดมหึมาเหล่านี้ ซึ่งสามารถยืดออกได้หลายร้อยกิโลเมตร ตาย หรือถูกสิ่งมีชีวิตในทะเลอื่นย่อยสลาย อนุภาคที่มีอินทรีย์คาร์บอนจะถูกปล่อยลงสู่น้ำ อนุภาคเหล่านี้ที่หนักกว่าจะจมลง กักกักคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศ ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ของ CO 2 ทั้งหมดที่ ปล่อยออกมาจากกิจกรรมของมนุษย์ได้ลงเอยในมหาสมุทร ส่วนหนึ่งเป็นเพราะอนุภาคที่กำลังจมเหล่านี้
credit : hoochanddaddyo.com hostalsweetdaybreak.com icandependonme-sharronjamison.com inthecompanyofangels2.com jamchocolates.com jamesgavette.com jamesleggettmusicproduction.com jameson-h.com jammeeguesthouse.com jimmiessweettreats.com
