نقش آتشفشان‌ها در تجمع اکسیژن در اتمسفر زمین
نقش آتشفشان‌ها در تجمع اکسیژن در اتمسفر زمین
مجله علمی ایلیاد - اکسیژن حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش بر روی زمین تجمع کرده است. در این زمان اکسیداسیون بزرگ نیز رخ داده است. شواهد زمین‌شناسی نشان می‌دهند که میلیون‌ها سال پیش از این تاریخ، باکتری‌های نخستین فوتوسنتز می‌کرده و اکسیژن را به بیرون پمپاژ می‌کرده‌اند. این اکسیژن‌ها قبل از ۲.۴ میلیارد سال پیش کجا رفته‌اند؟
تجمع اکسیژن بر روی زمین، ناشناخته‌های زیادی دارد. تفسیر سنگ‌های چند میلیارد ساله در یک مطالعه‌ی جدید نشان داده است که گازهای ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی در این موضوع نقش داشته‌اند. دانشمندان دانشگاه واشینگتن، نتایج این مطالعه را در Nature Communications منتشر کرده‌اند.
دکتر «شینتارو کادویا» از بخش علوم زمین و فضا در دانشگاه واشینگتن، می‌گوید: «این مطالعه باعث احیای یکی از نظریه‌های کلاسیک در مورد تکامل اکسیژن اتمسفر می‌شود. داده‌ها نشان می‌دهند که تکامل جبه‌ی زمین می‌تواند تکامل اتمسفر زمین را کنترل کرده و به احتمال زیاد توانسته روی تکامل حیات تاثیر داشته باشد.»
زندگی موجودات چندسلولی نیاز به اکسیژن زیادی دارد، بنابراین تجمع اکسیژن در اتمسفر زمین یکی از مراحل اصلی تکامل حیات روی زمین محسوب می‌شود. این مطالعه‌ی جدید بر اساس مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۹ بنا نهاده شد. در آن مطالعه، دانشمندان اثبات کرده بودند که جبه‌ی زمین در سال‌های نخستین، کمتر اکسید شده است و موادی که می‌توانستند با اکسیژن واکنش دهند، بیشتر در آن وجود داشته است. مطالعه‌ی قبلی بر اساس آنالیز سنگ‌های ۳.۵ میلیارد ساله انجام شده بود.
برخی از آتشفشان‌های زمین در زمانی که فقط زندگی میکروبی بر روی زمین جریان داشته، فعال‌تر بوده‌اند. نیرو محرکه‌ی فوران آتشفشان‌ها سنگ‌های مذاب و گازهای آزاد شده در نتیجه‌ی فعالیت آتشفشان‌ها بوده است. برخی از این گازها، با اکسیژن واکنش می‌دهند و ترکیبات دیگری را تولید می‌کنند. به‌عنوان مثال، هیدروژن‌های آزاد شده طی فوران آتشفشان، با اکسیژن آزاد واکنش داده و در نتیجه‌ی این واکنش، اکسیژن اتمسفر از بین می‌رود.
به هر حال، ترکیبات شیمیایی جبه‌ی زمین در واقع کنترل کننده‌ی نوع سنگ‌های مذاب و گازهای خارج شده طی فوران آتشفشان است. در این مطالعه‌ی جدید، دانشمندان با ترکیب داده‌های قبلی و شواهد سنگ‌های باستانی نشان داده‌اند که ۲.۵ میلیارد سال پیش تعادل تولید اکسیژن توسط میکروب‌ها و مصرف آن توسط گازهای آتشفشانی به نفع تولید اکسیژن تغییر کرده و باعث تجمع اکسیژن بر روی زمین شده است.
در واقع زمانی که جبه‌ی زمین به مقدار زیادی اکسید شده است، گازهای اکسیدشونده‌ی کمتری از طرف آن به اتمسفر زمین وارد شده و اکسیژن در اتمسفر تجمع کرده است. پس از این مرحله، زندگی‌های پیچیده که نیاز بیشتری به اکسیژن داشته‌اند، بر روی زمین ظهور کرده‌اند.