A kép forrása: NASA
Miközben két marsjáró víz és az élet előfutárai után kutat a Marson, a geokémikusok bizonyítékokat tártak fel arra vonatkozóan, hogy a Föld ősi óceánjai sokban különböztek a mai óceánoktól. A Science folyóirat e heti számában megjelent kutatás új adatokra hivatkozik, amelyek azt mutatják, hogy a Föld éltető óceánjai kevesebb oxigént tartalmaztak, mint a maiak, és a korábban gondoltnál egymilliárd évig szinte oxigénhiányosak lehettek. Ezek az eredmények magyarázatot adhatnak arra, hogy az összetett élet miért alig fejlődött ki több milliárd évig a keletkezése után.
A National Science Foundation (NSF) által finanszírozott és a Rochesteri Egyetemmel kapcsolatban álló tudósok úttörő szerepet játszottak egy új módszerben, amely felfedi, hogyan változhatott az óceánok oxigéntartalma globálisan. A legtöbb geológus egyetért abban, hogy körülbelül 2 milliárd évvel ezelőttig gyakorlatilag nem oldódott oxigén az óceánokban, és az elmúlt félmilliárd év nagy részében oxigénben gazdagok voltak. De mindig is volt egy rejtély a közötti időszakkal kapcsolatban.
A geokémikusok módszereket dolgoztak ki az ősi oxigén jeleinek kimutatására bizonyos területeken, de nem a Föld óceánjaiban. A csapat módszere azonban extrapolálható a világ összes óceánjának természetének megértéséhez.
'Ez a legjobb közvetlen bizonyíték arra, hogy a globális óceánokban kevesebb oxigén volt abban az időben' - mondja Gail Arnold, a Rochesteri Egyetem föld- és környezettudományok doktorandusza és a kutatás vezető szerzője.
Enriqueta Barrera, az NSF földtudományi részlegének programigazgatója hozzáteszi: „Ez a tanulmány egy új megközelítésen, a molibdén-izotópok alkalmazásán alapul, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy megállapítsák az óceáni környezet globális zavarait. Ezek az izotópok új ajtót nyitnak az anoxikus óceáni állapotok feltárásához, időnként a geológiai rekordokon keresztül.”
Arnold több mint egymilliárd éve az óceán fenekén lévő kőzeteket vizsgált meg Észak-Ausztráliából, az általa és társszerzőivel, Jane Barlinggal és Ariel Anbarral kifejlesztett új módszerrel. A korábbi kutatók több métert fúrtak a sziklába, és megvizsgálták annak kémiai összetételét, megerősítve, hogy az óceánokról szóló eredeti információkat biztonságosan megőrizték. A csapat tagjai ezeket a kőzeteket visszahozták laboratóriumaikba, ahol az újonnan kifejlesztett technológiát – úgynevezett Multiple Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer – alkalmazták a kőzetekben lévő molibdén izotópok vizsgálatára.
A molibdén elem a folyók lefolyásán keresztül kerül az óceánokba, feloldódik a tengervízben, és több százezer évig is ott maradhat. Azzal, hogy ilyen sokáig oldatban marad, a molibdén jól elkeveredik az óceánokban, így kiváló globális mutató. Ezt követően az óceánokból kétféle üledék keletkezik a tengerfenéken: azok, amelyek a vizek alatt fekszenek, oxigénben gazdagok és oxigénszegények.
A rochesteri csapat a Missouri Egyetem munkatársával, Timothy Lyons-szal együttműködve modern tengerfenékből vett mintákat vizsgált meg, beleértve azokat a ritka helyeket is, amelyek ma oxigénszegények. Megtudták, hogy a molibdén izotópjainak kémiai viselkedése az üledékekben eltérő a fedővizekben lévő oxigén mennyiségétől függően. Ennek eredményeként a molibdén izotópjainak kémiája a globális óceánokban attól függ, hogy mennyi a tengervíz oxigénszegénysége. Azt is megállapították, hogy bizonyos kőzetfajták molibdénje rögzíti ezeket az információkat az ősi óceánokról. A modern mintákhoz képest az Ausztráliából származó kőzetekben a molibdén kémiájának mérései sokkal kevesebb oxigént tartalmazó óceánokra utalnak.
Az a kérdés, hogy mennyivel kevesebb az oxigén. Az anoxikus óceánokkal teli világnak súlyos következményei lehetnek az evolúcióra nézve. Az eukarióták, azok a sejtek, amelyek a baktériumok kivételével minden szervezetet alkotnak, már 2,7 milliárd évvel ezelőtt megjelentek a geológiai feljegyzésekben. De a sok sejtet tartalmazó eukarióták – a növények és állatok ősei – csak félmilliárd évvel ezelőtt jelentek meg, nagyjából akkor, amikor az óceánok oxigénben gazdagodtak. Andrew Knoll paleontológussal, a Harvard Egyetemről Anbar korábban felvetette azt a hipotézist, hogy az anoxikus óceánok elhúzódó periódusa lehet a kulcsa annak, hogy a bonyolultabb eukarióták miért alig keresnek megélhetést, miközben szapora bakteriális unokatestvéreik virágoztak. Arnold tanulmánya fontos lépés ennek a hipotézisnek a tesztelésében.
„Figyelemre méltó, hogy olyan keveset tudunk saját bolygónk óceánjainak történetéről” – mondja Anbar. „Az, hogy volt-e oxigén az óceánokban vagy sem, egy egyszerű kémiai kérdés, amelyre azt gondolná, hogy könnyű megválaszolni. Megmutatja, milyen nehéz információt szerezni a rocklemezről, és mennyi minden mást is meg kell tanulnunk származásunkról.”
A következő lépés annak kiderítése, hogy az ókori múltban mennyivel kevesebb oxigén volt az óceánokban. A tudósok azt tervezik, hogy folytatják a molibdén kémiájának tanulmányozását, hogy megválaszolják ezt a kérdést, az NSF és a NASA, a kezdeti munkát támogató ügynökségek folyamatos támogatásával. Az információ nemcsak saját evolúciónkra derít fényt, de segíthet megértenünk, milyen feltételeket kell keresnünk, amikor a Földön túli életet keresünk.
Eredeti forrás: NSF hírközlemény