Nagyjából 2,4 milliárd évvel ezelőtt a Föld légköre hatalmas változáson ment keresztül, amelyet „Nagy Oxidációs Eseménynek” neveznek. Ez az oxigénszegény környezetről az oxigénben gazdag környezetre való átállás felelős lehet az élet kialakulásáért. A tudósok azonban rendkívül kíváncsiak arra, milyen lehetett a légkörünk nem sokkal bolygónk kialakulása után. A Rensselaer Polytechnic Institute New York-i Asztrobiológiai Központjának kutatói most a létező legrégebbi ásványok közül néhányat használnak fel, hogy segítsenek megérteni, mi történhetett körülbelül ötmillió évvel a Föld felemelkedése után.
A tudósok többsége azt feltételezi, hogy a korai földi légkört a mérgező metán, szén-monoxid, hidrogén-szulfid és ammónia uralta. Ez az erősen redukált keverék korlátozott mennyiségű oxigént eredményez, és sokféle elmélethez vezetett arról, hogyan indulhatott el az élet egy ilyen ellenséges környezetben. Az ősi ásványok oxidációs szintjének alapos vizsgálatával azonban a Rensselaer tudósai bebizonyították, hogy a korai földi légkör egyáltalán nem volt ilyen… hanem rengeteg vizet, szén-dioxidot és kén-dioxidot tartalmazott.
'Most már bizonyosan kijelenthetjük, hogy sok tudós, aki a földi élet eredetét tanulmányozza, egyszerűen rossz légkört választott' - mondta Bruce Watson, a Rensselaer tudományos intézetének professzora.
Hogy lehetnek ilyen biztosak? Eredményeik attól az elmélettől függenek, amely szerint a Föld légköre vulkanikusan jött létre. Minden alkalommal, amikor a magma a felszínre áramlik, gázokat bocsát ki. Ha nem jön fel a csúcsra, akkor kölcsönhatásba lép a környező kőzetekkel, ahol lehűl, és önálló sziklás lerakódássá válik. Ezek a lerakódások – és elemi felépítésük – lehetővé teszik a tudomány számára, hogy pontos képet festhessen a kialakulásuk idején uralkodó állapotokról.
'A legtöbb tudós azt állítja, hogy ez a magmából történő gázkibocsátás volt a fő bemenet a légkörbe' - mondta Watson. „Ahhoz, hogy „kezdetben” megértsük a légkör természetét, meg kellett határoznunk, hogy milyen gázfajták vannak a légkört ellátó magmákban.
A magma összetevői közül az egyik legfontosabb a cirkon – egy olyan öreg ásvány, mint maga a Föld. Az ősi cirkonokat alkotó magmák oxidációs szintjének meghatározásával a tudósok képesek arra következtetni, hogy mennyi oxigén került a légkörbe.
'A cirkont létrehozó magmák oxidációs állapotának meghatározásával meg tudjuk határozni azokat a gáztípusokat, amelyek végül bejutnak a légkörbe' - mondta Dustin Trail, a tanulmány vezető szerzője, az Asztrobiológiai Központ posztdoktori kutatója.
Munkájuk lehetővé tétele érdekében a csapat magmát főzött laboratóriumi körülmények között, ami egy oxidációs mérőműszer létrehozásához vezetett, amely segíti őket a mesterséges minták és a természetes cirkonok összehasonlításában. Vizsgálatuk kiterjedt a cérium nevű ritkaföldfémre is, amely két oxidációs állapotban létezhet. A cérium cirkonban való expozíciójával a csapat biztos lehet benne, hogy a légkör oxidáltabb volt a létrehozásuk után. Ezek az új felfedezések egy olyan légköri állapotra mutatnak rá, amely jobban hasonlít a mai körülményeinkhez… megteremtve a terepet egy új kiindulási ponthoz, amelyre alapozhatjuk a földi élet kezdetét.
„A bolygónk az a színtér, amelyen az egész élet játszódik” – mondta Watson. „Nem is kezdhetünk beszélni a földi életről, amíg nem tudjuk, mi az a szakasz. Az oxigénviszonyok pedig létfontosságúak voltak, mivel azok hogyan befolyásolják a képződő szerves molekulák típusait.”
Míg az „élet, ahogyan ismerjük” nagymértékben függ az oxigéntől, jelenlegi légkörünk valószínűleg nem az ideális modell az ősélet ívására. Valószínűbb, hogy a metánban gazdag légkör „sokkal több biológiai potenciállal rendelkezik ahhoz, hogy szervetlen vegyületekről életfenntartó aminosavakra és DNS-re ugorjon”. Ez nyitva hagyja az ajtót az alternatív elméletek, például a pánspermia előtt. De ne árulja röviden a csapat eredményeit. Még mindig felfedik a gázok kezdeti természetét itt a Földön, még ha nem is oldják meg a Nagy Oxidációs Esemény talányát.
Eredeti történet Forrás: Rensselaer Polytechnic Institute hírközlemény.