Při pohledu dolů na Zemi. Obrazový kredit: NASA Kliknutím zvětšíte
K vysvětlení toho, jak se volný kyslík poprvé nahromadil v zemské atmosféře asi před 2,4 miliardami let, byla použita řada hypotéz, ale úplné pochopení se ukázalo jako nepolapitelné. Nyní nový model nabízí věrohodné scénáře toho, jak kyslík ovládl atmosféru a proč to trvalo nejméně 300 milionů let poté, co bakteriální fotosyntéza začala produkovat kyslík ve velkém množství.
Velkým důvodem dlouhého zpoždění bylo, že procesy, jako je produkce sopečného plynu, fungovaly jako propady ke spotřebě volného kyslíku předtím, než dosáhl úrovně dostatečně vysoké, aby převzal vládu nad atmosférou, řekl Mark Claire, doktorand astronomie a astrobiologie z University of Washington. Volný kyslík by se spojil s plyny ve vulkanickém oblaku za vzniku nových sloučenin a tento proces se ukázal jako významný pohlcovač kyslíku, řekl.
Dalším propadem bylo železo dodané do zemské kůry bombardováním z vesmíru. Volný kyslík byl spotřebován, když oxidoval nebo rezivěl kov.
Ale Claire řekla, že pouhá změna modelu tak, aby odrážel různý obsah železa ve vnější kůře, znamená obrovský rozdíl v tom, když model ukazuje volný kyslík zaplňující atmosféru. Pětinásobné zvýšení skutečného obsahu železa by zpozdilo okysličení o více než 1 miliardu let, zatímco snížení železa na jednu pětinu skutečné úrovně by umožnilo okysličení o více než 1 miliardu let dříve.
'Byli jsme docela překvapeni, že jsme mohli přesunout přechod o miliardu let v obou směrech, protože tyto hladiny železa ve vnější kůře jsou jistě přijatelné vzhledem k chaotické povaze toho, jak se Země formovala,' řekl.
Claire a kolegové David Catling, přidružený profesor atmosférických věd UW, a Kevin Zahnle z Ames Research Center Národního úřadu pro letectví a vesmír v Kalifornii budou o svém modelu diskutovat zítra (9. srpna) v Calgary, Alberta, během Geological Society of America's. Setkání Procesů Země 2.
Zásobování kyslíkem na Zemi pochází ze sinic, drobných organismů žijících ve vodě, které přežívají díky fotosyntéze. V tomto procesu bakterie přeměňují oxid uhličitý a vodu na organický uhlík a volný kyslík. Claire však poznamenala, že na rané Zemi se volný kyslík rychle slučoval s hojným prvkem, například vodíkem nebo uhlíkem, za vzniku dalších sloučenin, a tak se volný kyslík nehromadil v atmosféře příliš snadno. Metan, kombinace uhlíku a vodíku, se stal dominantním atmosférickým plynem.
Vzhledem k tomu, že slunce je mnohem slabší a chladnější než dnes, nahromadění metanu zahřálo planetu do té míry, že život mohl přežít. Metan byl ale tak hojný, že zaplnil horní část atmosféry, kde jsou dnes takové sloučeniny velmi vzácné. Tam ultrafialové záření způsobilo rozklad metanu a jeho uvolněný vodík unikal do vesmíru, řekla Claire.
Ztráta atomů vodíku do vesmíru umožňovala stále větší množství volného kyslíku k oxidaci kůry. Postupem času to pomalu snižovalo množství vodíku uvolněného z kůry kombinací tlaku a teploty, které vytvořily horniny v kůře.
'Asi před 2,4 miliardami let dlouhodobé geologické zdroje kyslíku převažovaly nad propady poněkud trvalým způsobem,' řekla Claire. 'Útěk do vesmíru je jediný trvalý únik, který si pro vodík představujeme, a který přivedl planetu na vyšší hladinu kyslíku.'
Model vyvinutý Claire, Catling a Zahnle naznačuje, že když atomy vodíku zbavené metanu unikaly do vesmíru, skleníkové podmínky způsobené metanovou pokrývkou se rychle zhroutily. Průměrná teplota Země se pravděpodobně ochladila asi o 30 stupňů Celsia nebo 54 stupňů Fahrenheita a kyslík byl schopen ovládnout atmosféru, protože již nebyl nadbytek vodíku ke spotřebě kyslíku.
Práce je financována Astrobiologickým institutem NASA a programem integrativního postgraduálního vzdělávání a výzkumné stáže Národní vědecké nadace, které oba podporují výzkum k pochopení života ve vesmíru zkoumáním limitů života na Zemi.
'Tato práce je zajímavá nejen proto, abychom věděli, jak na Zemi vznikla kyslíková atmosféra, ale abychom hledali kyslíkové signatury pro další planety podobné Zemi,' řekla Claire.
Původní zdroj: VAŠE tisková zpráva
