Maa. Pildi krediit: NASA Klõpsake suurendamiseks
Elu ajalugu Maal on tihedalt seotud hapniku ilmumisega atmosfääri. Praegune teaduslik konsensus leiab, et märkimisväärne kogus hapnikku ilmus Maa atmosfääri esmakordselt umbes 2,4 miljardit aastat tagasi, teine suur õhuhapniku suurenemine toimus palju hiljem, võib-olla umbes 600 miljonit aastat tagasi.
Marylandi ülikooli geoloogide uued leiud viitavad aga sellele, et õhuhapniku teine hüpe võis tegelikult alata palju varem ja toimuda järk-järgult, kui seni arvati. Leiud tehti võimalikuks, kasutades Marylandis välja töötatud uut tööriista mikroobide elu jälgimiseks iidsetes keskkondades. Rahvusliku teadusfondi ja NASA rahastatud teos ilmub ajakirja Science 2. detsembri numbris.
Diplomeeritud teadur David Johnston, teadur Boswell Wing ja kolleegid Marylandi ülikooli geoloogia osakonnast ja Maasüsteemi teaduse interdistsiplinaarsest keskusest juhtisid rahvusvahelist teadlaste rühma, kes kasutas haruldase väävli isotoobi 33S ülitäpseid mõõtmisi, et teha kindlaks, et iidne mereloom väävlit mitteproportsionaalsete prokarüootidena tuntud mikroobid olid laialdaselt aktiivsed peaaegu 500 miljonit aastat varem, kui seni arvati.
Nende väävlit mitteproportsionaalsete bakterite kasutatavad vahepealsed väävliühendid tekivad sulfiidmineraalide kokkupuutel gaasilise hapnikuga. Seega on teadlased seda tüüpi bakterite laialt levinud aktiivsuse tõendeid tõlgendanud kui tõendeid õhuhapniku sisalduse suurenemisest.
'Need mõõtmised viitavad sellele, et väävliühendite disproportsioon oli [1,3 miljonit aastat tagasi] väävlitsükli aktiivne osa ja et Maa pinna progresseeruv hapnikuga varustamine võis iseloomustada [proterosoikumi keskmist],' kirjutavad autorid.
Proterosoikum on periood Maa ajaloos umbes 2,4 miljardi aasta tagusest 545 miljoni aasta tagusest ajast.
'Leiud näitavad ka, et uut 33S-põhist uurimismeetodit saab kasutada mikroobide eluolu ja iseloomu ainulaadseks jälgimiseks iidsetes keskkondades ning anda pilguheit evolutsioonile, ' ütles Johnston. 'See lähenemisviis annab olulise uue tööriista varajase elu astrobioloogiliseks otsimiseks Maal ja kaugemal.'
Õhk, mida me hingame
Kui meie planeet tekkis umbes 4,5 miljardit aastat tagasi, oli peaaegu kogu Maal leiduv hapnik keemiliselt seotud teiste elementidega. Seda oli tahketes ühendites nagu kvarts ja muud silikaatmineraalid, vedelates ühendites nagu vesi ja gaasilistes ühendites nagu vääveldioksiid ja süsinikdioksiid. Vaba hapnik – gaas, mis võimaldab meil hingata ja mis on oluline kogu arenenud elu jaoks – oli praktiliselt olematu.
Teadlased on pikka aega arvanud, et hapniku ilmumist atmosfääri iseloomustas kaks erinevat hapnikutaseme hüpet. Viimastel aastatel on teadlased kasutanud Marylandi ülikooli geoloogi James Farquhari ja Marylandi kolleegide välja töötatud meetodit, et teha lõplikult kindlaks, et märkimisväärne kogus hapnikku ilmus Maa atmosfääri esmakordselt umbes 2,4 miljardit aastat tagasi. Mõnikord nimetatakse seda 'suureks oksüdatsioonisündmuseks', see tõus tähistab proterosoikumi perioodi algust.
Üldine teaduslik konsensus on samuti leidnud, et õhuhapniku sisalduse teine suurem tõus toimus umbes 600 miljonit aastat tagasi, kusjuures hapnik tõusis sel ajal peaaegu tänapäevase tasemeni. Tõendid mitmerakuliste loomade kohta ilmuvad esmakordselt geoloogias umbes sel ajal.
'Palju on arutletud selle üle, kas õhuhapniku sisalduse teine suur tõus oli kiire ja järkjärguline või aeglane ja progresseeruv,' ütles Wing. 'Meie tulemused toetavad ideed, et teine tõus oli progresseeruv ja algas umbes 1,3 miljardit aastat tagasi, mitte 0,6 miljardit aastat tagasi.'
Lisaks Johnstonile on Wingi Marylandi kaasautoriteks 2. detsembri paberil geoloogiakolleegid James Farquhar ja Jay Kaufman. Nende rühm tegeleb väävli isotoopide ja Maa atmosfääri evolutsiooni vaheliste seoste dokumenteerimisega, kasutades väliuuringuid, kivimiproovide laboratoorset analüüsi, geokeemilisi mudeleid, fotokeemilisi katseid väävlit sisaldavate gaasidega ja mikroobikatseid.
David T. Johnston, Boswell A. Wing, James Farquhar ja Alan J. Kaufman, Marylandi Ülikool 'Aktiivne mikroobide väävli disproportsionaalsus mesoproterosooikus'; Harald Strauss, Universit?t M?nster; Timothy W. Lyons, California Ülikool, Riverside; Linda C. Kah, Tennessee Ülikool; Donald E. Canfield, Lõuna-Taani Ülikool: Teadus, 2. detsember 2005.
Algallikas: UM-i uudisteväljaanne