آخرین تاریخ پیدایش اکسیژن در جو زمین !

[∆ MeRzaD ∆]

اولین نفخه‌ی اکسیژن ممکن است ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلیون سال قبل از آن تاریخی اتقاق افتاده باشد که دانش‌مندان تصور می‌کنند. بر اساس تحلیلی که پژوهش‌گران بر روی رسوبات کهن انجام داده‌اند٬ نشانه‌هایی از اکسیژنِ جو زمین در حدود ۳ میلیارد سال پیش پدیدار شده است.

بر طبق تاریخ جدید٬ اکسیژن بر روی زمین  و بیش از ۶۰۰ میلیون سال پیش از رویداد اکسایش بزرگ (Great Oxidation Event) قرار گرفته است. طی این رویداد سطوح اکسیژن جوی به شکل چشمگیری افزایش یافته‌اند. در شش سال گذشته تعداد انگشت‌شماری از مطالعات زمین‌شناسی تاریخ پیدایش حلقه‌های گذرای اکسیژن را به ۲.۶ تا ۲.۷ میلیارد سال پیش تخمین زده‌اند. دانش‌مندان تصور می‌کنند میکرو ارگانیسم های فتوسنتز همچون سیانوباکتری‌ها (cyanobacteria) اکسیژن را تولید کرده‌اند. بنابراین زمان‌بندی اکسیژن اولیه‌ی جو٬ برای چگونگی تکامل زندگی فتوسنتزی بر روی زمین٬ پیامدهایی را به دنبال خواهد داشت.

به گفته‌ی شن کروِ (Sean Crowe) زمین‌شناسی که مشترکاً این مطالعه را با لس داسینگ (Lasse Døssing) از دانشگاه دانمارک جنوبی در ادنسه (Odense) به انجام رسانده٬ چون فتوسنتز امری پیچیده به حساب می‌آید مدت زمان بسیار زیادی برای تکامل آن لازم است. به بیان کرو که اکنون در دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور بسر می‌برد، داده‌های این تیم همسو با گزارش‌های قبلی که پیشنهاد می‌دهد اکسیژن قبل از رویداد اکسایش بزرگ حضور داشته٬ نوعی لطمه به چنین مفاهیمی به حساب می‌آید.

تیمِ کرو با استفاده از سنگی با قدمت ۳ میلیارد سال که از ۱۰۰۰ متری عمق زمین در آفریقای جنوبی استخراج شده موفق به این کشف شده‌اند. کروو انتظار داشته که این رسوبات نشانی از محرومیت از اکسیژنِ زمین باشد، اما آن‌ها در عوض کهن‌ترین نشانه‌های وجود اکسیژن بر روی زمین را یافته‌اند.

این محققان از یک فناوری با حساسیت بالا استفاده کرده‌اند که شکل‌های پایای کرومیوم- کرومیوم ۵۲ و کرومیوم ۵۳– را به منظور سنجش این سنگ در مقابل علائم مواجه با اکسیژن و مقایسه آن‌ با همدیگر بکار می‌برد. چون اکسیژن جو به سهولت اکسیده می‌کند، یا الکترون‌ها از کرومیوم ۵۳ تهی می‌شوند٬ اکنون کرومیوم ۵۲ به وفور در رسوبات زمین نسبت به کرومیوم ۵۳ وجود دارد. وقتی کرومیوم ۵۳ اکسید شود٬ در آب حل شده و بنابراین رودخانه‌ها آن را به اقیانوس‌ها منتقل می‌کنند.

گزارش کروو و همکارانش در ۲۶ سپتامبر در مجله‌ی نیچر نشان می‌دهد٬ نمونه‌هایی که از آفریقای جنوبی بدست آمده‌اند به شکل شگفت‌انگیزی از کرومیوم ۵۳ کمی برخوردارند و این پیشنهاد می‌کند که اکسیژن در آن زمان و در جو وجود داشته است. این پژوهش‌گران همچنین کرومیوم ۵۳ بیشتری را در نزدیکی رسوبات اقیانوس کهن آشکارسازی کرده‌اند.

چون این تکنیک که بر کرومیوم تکیه دارد تنها در چند سال اخیر مورد استفاده قرار گرفته٬ هنوز برخی از متخصصان تمایل دارند تا در مورد یافته‌های این تحقیقات محتاط باشند. به گفته‌ی وودوارد فیشر (Woodward Fischer)  ژئوبیولوژیستی از کلتک: در تفسیر چنین نتایجی «در یک مرحله‌ی اکتشافی قرار داریم».

جیمز فارکوهار (James Farquhar) ژئوشیمی‌دانی از دانشگاه مریلند در کالج پارک می‌گوید که این تیم «یک مورد بسیار قوی» را فراهم آورده‌اند که در آن کرومیوم ۳ میلیارد ساله اکسید شده بود. با این وجود فارکوهار گمان دارد که مواد شیمیایی غیر از اکسیژن نیز می‌توانند نقشی را در این اکسایش ایفا کنند.

احتمالاً این نتایج به افزایش پرسش‌هایی در زمینه‌ی زندگی فتوسنتزی بیانجامد. دانش‌مندان تصور می‌کنند سیانوباکتری‌ها که نخستین مظنون برای تولید اکسیژن اولیه به حساب می‌آیند٬ در طول ۲.۷ میلیارد سال گذشته تکامل یافته‌اند. ممکن است دیگر موجودات زنده قبل از اکسیژن تولید شده باشند و یا سیانوباکتری‌ها قبل از آن‌چه تاکنون تصور می‌شود تکامل یافته‌ باشند.

به بیان راجر بیوک (Roger Buick) بیوژئولوژیستی از دانشگاه واشنگتن در سیاتل (Seattle): این تحقیق «پیچیدگی بیشتری را به تصور ما از چگونگی و زمان پیدایش اکسیژنِ زمین می‌افزاید و پیشنهاد می‌دهد که فتوسنتز اکسیژنی (منبع نهایی اغلب اکسیژن موجود) مدت‌ها قبل از رویداد اکسایش بزرگ تکامل یافته است.