Obrazový kredit: NASA
Když dva vozítka hledají Mars na známky vody a předchůdce života, geochemici odhalili důkazy, že starověké oceány Země se od dnešních mnohem lišily. Výzkum, zveřejněný v tomto týdeníku časopisu Science, cituje nová data, která ukazují, že životodárné oceány Země obsahovaly méně kyslíku, než je tomu dnes, a mohly být téměř bez kyslíku o miliardu let déle, než se dříve myslelo. Tato zjištění mohou pomoci vysvětlit, proč se složitý život stěží vyvíjel miliardy let po jeho vzniku.
Vědci, financovaní Národní vědeckou nadací (NSF) a přidružení k University of Rochester, propagovali novou metodu, která odhaluje, jak by se světový kyslík mohl globálně změnit. Většina geologů souhlasí s tím, že v oceánech se před asi 2 miliardami let nerozpouštěl žádný kyslík a že byli po většinu posledních půl miliard let bohatí na kyslík. O období mezi tím však vždy existovalo tajemství.
Geochemisté vyvinuli způsoby, jak detekovat známky starověkého kyslíku v určitých oblastech, nikoli však v zemských oceánech jako celku. Metodu týmu však lze extrapolovat, abychom pochopili povahu všech oceánů po celém světě.
"Toto je nejlepší přímý důkaz, že globální oceány měly v té době méně kyslíku," říká Gail Arnold, doktorandka věd o Zemi a environmentálních věd na University of Rochester a hlavní autorka výzkumné práce.
Dodává Enriqueta Barrera, programová ředitelka divize věd o Zemi ze NSF: „Tato studie je založena na novém přístupu, aplikaci izotopů molybdenu, který vědcům umožňuje zjistit globální poruchy v oceánských prostředích. Tyto izotopy otevírají nové dveře k prozkoumávání anoxických podmínek oceánu v čase napříč geologickým záznamem. “
Arnold zkoumal skály ze severní Austrálie, které byly před dnem oceánu na dně oceánu, pomocí nové metody, kterou vyvinula ona a spoluautoři Jane Barlingová a Ariel Anbar. Předchozí vědci vrtali několik metrů do skály a testovali její chemické složení, což potvrdilo, že původní informace o oceánech byly bezpečně uchovány. Členové týmu přinesli tyto skály zpět do jejich laboratoří, kde použili nově vyvinutou technologii - nazývanou více sběrače indukčně vázaného plazmového hmotnostního spektrometru - pro zkoumání izotopů molybdenu v horninách.
Prvek molybden vstupuje do oceánů odtokem řeky, rozpouští se v mořské vodě a může zůstat rozpuštěný po stovky tisíc let. Tím, že zůstane v roztoku tak dlouho, molybden se dobře promíchává po celém oceánu, což z něj činí vynikající globální indikátor. Poté se z oceánů odstraní do dvou druhů sedimentů na mořském dně: ty, které leží pod vodou, bohaté na kyslík a ty, které jsou chudé na kyslík.
Ve spolupráci s spoluautorem Timothy Lyons z University of Missouri tým Rochester zkoumal vzorky z moderního mořského dna, včetně vzácných míst, která jsou dnes chudá na kyslík. Zjistili, že chemické chování izotopů molybdenu v sedimentech se liší v závislosti na množství kyslíku v nadměrných vodách. Výsledkem je, že chemie izotopů molybdenu v globálních oceánech závisí na tom, kolik mořské vody je chudé na kyslík. Zjistili také, že molybden v určitých druzích hornin zaznamenává tuto informaci o prastarých oceánech. Ve srovnání s moderními vzorky měření chemie molybdenu ve skalách z Austrálie ukazuje na oceány s mnohem menším množstvím kyslíku.
O kolik méně kyslíku je otázkou. Svět plný anoxických oceánů by mohl mít vážné důsledky pro vývoj. Eukaryoty, druh buněk, které tvoří všechny organismy kromě bakterií, se objevují v geologickém záznamu již před 2,7 miliardami let. Ale eukaryoty s mnoha buňkami - předky rostlin a zvířat - se neobjevily teprve před půl miliardou let, o čase, kdy oceány bohatly na kyslík. S paleontologem Andrewem Knollem z Harvardské univerzity Anbar dříve prohloubil hypotézu, že prodloužené období anoxických oceánů může být klíčem k tomu, proč složitější eukaryoty sotva žijí, zatímco jejich plodné bakteriální bratranci prosperují. Arnoldova studie je důležitým krokem při testování této hypotézy.
"Je pozoruhodné, že víme tak málo o historii oceánů naší planety," říká Anbar. "Zda byl nebo nebyl kyslík v oceánech, je přímá chemická otázka, o které si myslíte, že by bylo snadné odpovědět." Ukazuje, jak těžké je dráždit informace z rockového rekordu a kolik je toho víc, abychom se dozvěděli o našem původu. “
Dalším krokem je zjistit, kolik kyslíku bylo v oceánech v dávné minulosti. Vědci plánují pokračovat ve studiu chemie molybdenu, aby odpověděli na tuto otázku, s pokračující podporou NSF a NASA, agentur, které podporovaly počáteční práci. Informace nejen osvětlí náš vlastní vývoj, ale mohou nám také pomoci pochopit podmínky, které bychom měli hledat, když hledáme život za Zemí.
Původní zdroj: NSF News Release
