Γεωλογικά αρχεία δείχνουν ότι το οξυγόνο της Γης προήλθε από την ψύξη του μανδύα

Ερευνητές έχουν ανακαλύψει ότι η διάδοση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης συνδέεται με μια ξαφνική αλλαγή στο μανδύα της, που συνέβη  πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, κατά τη διάρκεια της  πρώιμης πρωτεροζωικής εποχής.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Princeton δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο περιοδικό  Nature , σύμφωνα με τα οποία  πετρώματα που διατηρούνται στο φλοιό της Γης έδειξαν μια απότομη πτώση στην ένταση της τήξης στο πλαίσιο του μανδύα, γεγονός το οποίο έφερε τις ιδανικές συνθήκες για την  εκδήλωση του μεγάλου οξυγονωτικού συμβάντος, (GOE ,εσφ. μεγάλο οξειδωτικό συμβάν), μια περίοδος που εμφανίστηκε περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Με το GOE, το συμβάν το οποίο μπορεί να έχει διαρκέσει έως και 900 εκατομμύρια χρόνια, αυξήθηκαν τα επίπεδα οξυγόνου και δημιούργησαν μία ατμόσφαιρα που ήταν πιο κατάλληλη για τη ζωή όπως την ξέρουμε.

Οι γεωλόγοι Blair Schoene και  C. Brenhin Kelle, στο Princeton, συνέταξαν μια βάση δεδομένων με περισσότερα από 70.000 γεωλογικά δείγματα για να κατασκευάσουν ένα γεωχημικό διάγραμμα 4-δισεκατομμυρίων ετών. Η ανάλυση αποκάλυψε μια απότομη πτώση της τήξης μανδύα πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια, η οποία συμπίπτει με τα στοιχεία της ατμοσφαιρικής αλλαγής που σχετίζονται με την GOE.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι η μειωμένη τήξη στον μανδύα μείωσε το βάθος της τήξης στον φλοιό της Γης, η οποία στην συνέχεια μείωσε την παραγωγή των ηφαιστειακών αερίων στην ατμόσφαιρα. Σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις, τα αέρια αυτά επιτρέπουν στα ελεύθερα μόρια οξυγόνου να πολλαπλασιάζονται. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις συνήθως αντιδρούν και αφαιρούν το οξυγόνο από την ατμόσφαιρα.

Η έρευνα βασίζεται σε μια στατιστική ανάλυση του γεωλογικού αρχείου. Η αλλαγή στην δραστηριότητα του υπεδάφους κατά την περίοδο της GOE σημειώθηκε πριν, αλλά η απόδειξη αυτής της αλλαγής είναι γεωχημικά λεπτή, ειδικά μετά από δισεκατομμύρια χρόνια. Προηγούμενη έρευνα σε αυτόν τον τομέα ήταν σε μεγάλο βαθμό ποιοτική.

Η κυρίαρχη θεωρία του μεγάλου οξυγονωτικού συμβάντος ,αναφέρει ότι η αφθονία της φωτοσυνθετικής ζωής αναδύθηκε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν από την GOE, και είναι κάπως προβληματική, εφόσον δεν θα υπήρχε αρκετό οξυγόνο για να ξεπεράσει τις εξαφανίσεις οι οποίες απορροφούσαν  περισσότερο οξυγόνο από την ατμόσφαιρα από ότι διέθεταν σε αυτό.

Η υπόθεση των πρωτογενών εξαφανίσεων, με ηφαιστειακά αέρια, τα οποία σταθεροποιήθηκαν ξαφνικά μπορεί να εξηγήσει αυτό. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε αποκλείει σημαντικά γεωλογικά στοιχεία και επικεντρώθηκε περισσότερο στις στατιστικές που επέτρεψαν στους ερευνητές να χαρτογραφήσουν τις γεωλογικές τάσεις κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών.

Ο μανδύας της Γης γνώρισε μια σταδιακή ψύξη. Περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, το μέγεθος της τήξης βαθιά μέσα στον μανδύα, κάποια στιγμή έπεσε ξαφνικά. Ο Keller και Schoene επιβεβαίωσαν αυτό με τα ευρήματά τους ,αναλύοντας  πετρώματα του φλοιού που προήλθαν από  όξινα μάγματα (felsic, acid) με σχετικά υψηλό ποσοστό SiO2 και χαμηλά ποσοστά Fe και Mg, όπως γρανίτη, τα οποία σχηματίστηκαν όταν ζεστός βασάλτης συγχωνεύτηκε με άλλα μέταλλα.

Όταν συμβεί τήξη σε μεγάλο βάθος στο φλοιό, η συγκέντρωση αερίων του οξειδίου του σιδήρου-στο μάγμα αυξάνεται. Από τη στιγμή που εκπέμπονται στον αέρα από τα ηφαίστεια, τα αέρια αυτά θα συνδεθούν με το ελεύθερο οξυγόνο, αφαιρώντας από τον αέρα. Κατά την τήξη η κρούστα γίνεται πιο ρηχή, τα ατμοσφαιρικά επίπεδα αυτών των αερίων πέφτουν και περισσότερο ελεύθερο οξυγόνο παραμένει στον αέρα.

Η αλληλεπίδραση αυτών των συστημάτων θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε μαζικές εξαφανίσεις ειδών,αλλά αυτά είναι αποτέλεσμα πολλών παραγόντων, τόσο πάνω όσο και κάτω από την επιφάνεια της Γης, που είναι αναμφισβήτητα πιο περίπλοκη.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Nature

Φωτογραφία-Σχηματισμός Negaunee πλούσιος σε σίδηρο,Μεσο-πρωτεροζωικής ηλικίας