تحقیقات جدید سوال "نفس اکسیژن" را در تاریخ اولیه زمین مطرح می کند
شواهدی از "نفس اکسیژن" قبل از اکسیژن رسانی بزرگ زمین در 2.3 میلیارد سال پیش، نشانه های شیمیایی است که احتمالاً خیلی دیرتر معرفی شدند، طبق مطالعه منتشر شده در دستاوردهای علمی.
این نتیجه یافته‌های تحقیقات قبلی را نشان می‌دهد که اکسیژن اتمسفر قبل از رویداد موسوم به اکسیژن‌رسانی بزرگ - که توسط محققان به عنوان "GOE" شناخته می‌شود - وجود داشته است - و این پتانسیل را دارد که آنچه در مورد گذشته سیاره شناخته شده است بازنویسی کند.
سارا اسلوتسنیک، استادیار علوم زمین دارتموث و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: «بدون تنفس اکسیژن گزارش شده توسط یک سری مطالعات قبلی، جامعه علمی باید درک خود از نیمه اول تاریخ زمین را به طور انتقادی ارزیابی کند. .
این مطالعه نشان می‌دهد که داده‌های شیمیایی که در ابتدا برای نشان دادن اکسیژن اتمسفر در اوایل تاریخ زمین تعیین شده بود، ممکن است توسط رویدادهایی صدها میلیون سال بعد معرفی شده باشد.
تجزیه و تحلیل اضافی انجام شده به عنوان بخشی از این مطالعه تأیید می کند که اتمسفر زمین 2.3 میلیارد سال پیش سطح اکسیژن بسیار پایینی داشته است.
جنا جانسون، استادیار علوم زمین و محیط زیست در دانشگاه میشیگان و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: ما از ابزارهای جدیدی برای مطالعه منشا سیگنال های ردیابی اکسیژن استفاده کردیم. ما متوجه شدیم که مجموعه ای از تغییرات پس از رسوب رسوب در بستر دریا احتمالاً مسئول شواهد شیمیایی برای اکسیژن است.
آغاز اکسیژن رسانی
برای دهه‌ها، دانشمندان در مورد زمانی که سطوح قابل اندازه‌گیری اکسیژن برای اولین بار در جو زمین ظاهر شد، بحث می‌کردند. ایده رویداد بزرگ اکسیژن‌سازی در قرن گذشته شکل گرفت و اعتقاد بر این است که زمانی که سطح اکسیژن در بیش از 2 میلیارد سال پیش شروع به افزایش کرد، راه را برای ظهور سلول‌های پیچیده، حیوانات و در نهایت انسان هموار کرد.
با این حال، اخیراً، تحقیقات بر روی سیگنال‌های شیمیایی مرتبط با اکسیژن، گذرهای زودتر اکسیژن را که به نام «ارواح» شناخته می‌شوند، نشان داده است.
در سال 2007، دو مطالعه موازی شواهدی از چنین تنفس اکسیژنی را بر اساس نمونه‌های 2.5 میلیارد ساله کوه مک‌ری شل، بخشی از یک هسته حفاری بسیار مطالعه شده در سال 2004 که در استرالیای غربی توسط زیست‌شناسی اخترشناسی ناسا جمع‌آوری شده بود، یافت.
جوزف کرشوینک، استاد ژئوبیولوژی در Caltech، یکی از اعضای مؤسسه علوم حیات زمین در مؤسسه فناوری توکیو و یکی از نویسندگان مطالعه جدید، می گوید: «وقتی نتایج یک دهه پیش منتشر شد، حیرت آور بود. . به نظر می‌رسد یافته‌ها با شواهد فراوان سایر شاخص‌های زمین‌شناسی که وجود اکسیژن آزاد قبل از اکسیژن‌رسانی بزرگ را به چالش می‌کشند، تناقض دارد.
تاریخچه پیدایش تحقیق
مطالعات سال 2007 بر اساس شواهدی از اکسیداسیون و کاهش مولیبدن و گوگرد است، دو عنصری که به طور گسترده برای آزمایش اکسیژن اتمسفر استفاده می شوند، زیرا نمی توان آنها را به طور مستقیم در مقیاس اندازه گیری کرد. این یافته ها سؤالات اساسی در مورد تکامل اولیه حیات روی زمین ایجاد کرد.
نظارت اولیه بر اکسیژن توسط برخی گروه‌های تحقیقاتی برای حمایت از یافته‌های قبلی مبنی بر اینکه سیانوباکتری‌های میکروسکوپی - مبتکران اولیه در فتوسنتز - اکسیژن را به اتمسفر باستانی پمپ می‌کردند، انجام شد، اما سایر فرآیندهای روی زمین سطح اکسیژن را پایین نگه داشتند.
مطالعات سال 2007، از جمله پیامدهای آنها برای منشاء حیات و تکامل آن، به طور گسترده پذیرفته شد و به عنوان مبنایی برای یک سری مقالات علمی دیگر در 14 سال گذشته قرار گرفت.
مطالعه جدید به سال 2009 برمی گردد، زمانی که یک تیم به رهبری Caltech تلاش هایی را برای انجام تجزیه و تحلیل بیشتر آغاز کردند. این تیم که برخی از آنها از آن زمان به موسسات دیگری نقل مکان کرده‌اند، بیش از یک دهه برای جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها به طول انجامید که منجر به اولین مطالعه منتشر شده شد که مستقیماً کشف یک نفس از اکسیژن اولیه را رد می‌کند.
وودوارد فیشر، استاد ژئوبیولوژی در Caltech و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: «این سنگ‌های قدیمی داستان پیچیده‌ای را روایت می‌کنند که فراتر از این است که جهان در زمان رسوب‌گذاری گل‌ها چگونه بوده است. این نمونه‌ها همچنین حاوی مواد معدنی هستند که مدت‌ها پس از رسوب‌شان، زمانی که سیگنال‌های محیطی باستانی با سیگنال‌های جوان‌تر مخلوط شده‌اند، تشکیل شده‌اند و تفسیرهای گیج‌کننده از شرایط زمین باستانی».
یک موضوع رویکرد
اسناد تحقیقاتی سال 2007 که نفس اکسیژن را قبل از اکسیژن‌رسانی کامل زمین پیدا کردند، از تکنیک‌های تجزیه و تحلیل جرم استفاده کردند که شامل تخمین‌های ژئوشیمیایی نمونه‌های پودر از سراسر کوه مک‌ری شله بود. مطالعه جدید به جای انجام تجزیه و تحلیل شیمیایی غبار، نمونه های سنگ را با استفاده از یک سری تکنیک های با وضوح بالا بازرسی کرد.
برای مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی تصاویری از هسته حفاری سال 2004 را روی یک اسکنر نوری تخت ثبت کردند. بر اساس این مشاهدات، آنها سپس نمونه های نازکی را برای تجزیه و تحلیل بیشتر جمع آوری کردند. بسته‌ای از رویکردهای مورد استفاده برای نمونه‌های فیزیکی، از جمله طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس مبتنی بر سنکروترون، به تیم بینش بیشتری در مورد زمین‌شناسی و شیمی نمونه‌ها و همچنین زمان نسبی فرآیندهای شناسایی‌شده داد.
با توجه به مقاله تحقیقاتی، "مشاهدات جمعی ما نشان می دهد که مجموعه های عظیمی از داده های شیمیایی که "نفس" اکسیژن را هدف قرار می دهند در طول رویدادهای پس از رسوب تکامل یافته اند."
تجزیه و تحلیل جدید نشان می دهد که کوه McRae توسط کربن آلی و گرد و غبار آتشفشانی تشکیل شده است. این مطالعه نشان می‌دهد که مولیبدن از آتشفشان‌ها می‌آید و متعاقباً در طول زمانی که قبلاً به‌عنوان فواصل انفجاری شناخته می‌شد، متمرکز می‌شود. طی یک سری تغییرات شیمیایی و فیزیکی که این لجن ها را به سنگ تبدیل کردند، تکه تکه شدن مسیرهایی را برای چندین مایع مختلف ایجاد کرد تا سیگنال های اکسیداسیون را صدها میلیون سال پس از تشکیل سنگ حمل کنند.
مشاهدات ما بر روی انبوهی از قطعات شیشه‌ای آذرآواری و لایه‌های توف درهم، همراه با بینش اخیر که شیشه‌های آتشفشانی میزبان اصلی است. [molybdenum]، توضیح جدیدی برای [molybdenum] مقاله می گوید غنی سازی در محدوده "نفس".
نگاه کردن به گذشته برای نشان دادن راه رو به جلو
اگر مولیبدن ناشی از هوازدگی سنگ‌های روی زمین بر اساس اکسیژن و غلظت اقیانوس نباشد، وجود آن از کشف اولیه اکسیژن اولیه جو پشتیبانی نمی‌کند. مطالعه جدید با استفاده از روشی کاملاً متفاوت با روش مورد استفاده در اولین مطالعاتی که نفسی از اکسیژن را پیدا کرد، مطالعاتی را نیز زیر سوال می برد که آن مطالعات را با استفاده از همان سبک تکنیک های انبوه دنبال کردند.
جانسون گفت: «داده‌های جدید با وضوح بالا به وضوح نشان می‌دهند که زمینه رسوبی سیگنال‌های شیمیایی باید به دقت در تمام سوابق باستانی در نظر گرفته شود.
این تیم علاوه بر ارائه توضیحی جایگزین برای پراکسی‌های اکسیژن موجود در کوه مک‌ری شیل، تأیید کرد که سطح اکسیژن اتمسفر قبل از رویداد بزرگ اکسیژن بسیار پایین بود و آن را در حدود 150 میلیون سال پیش «بی‌اهمیت» نامیدند. این تغییر ناگهانی.
این یافته‌ها وجود اولیه سیانوباکتری‌ها را زیر سؤال می‌برند، در عوض از دیگر فرضیه‌هایی حمایت می‌کنند که فتوسنتز تولیدکننده اکسیژن اندکی قبل از رویداد بزرگ اکسیژن‌سازی تکامل یافته است.
اسلوتسنیک گفت: "ما انتظار داریم که تحقیقات ما هم علاقه کسانی را که زمین را مطالعه می کنند و هم کسانی که به فراسوی سیارات دیگر نگاه می کنند، برانگیزد." ما امیدواریم که این گفتگو و تفکر در مورد چگونگی تجزیه و تحلیل نشانه های شیمیایی در سنگ هایی که میلیاردها سال قدمت دارند را تحریک کند.
بیرگر راسموسن از دانشگاه استرالیای غربی و دانشگاه علوم زمین چین. Timothy D. Raub از دانشگاه سنت اندروز و موسسه تحقیقات میراث زمین شناسی. ساموئل وب از آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC. و جیان وی زی، از دانشگاه علوم زمین چین، همگی در این مطالعه مشارکت داشتند.
مقالات علمی اصلی از سال 2007 که "نفس اکسیژن" را پیشنهاد می کنند:
AD انبار، Y. Duan، TW Lyons، GL Arnold، B. Kendall، RA Creaser، AJ Kaufman، GW Gordon، C. Scott، J. Garvin، R. Buick، "Oxygen Breath Before the Great Oxidation Event?" علوم پایه 317, 1903-1906 (2007).
AJ Kaufman، DT Johnston، J. Farquhar، AL Masterson، TW Lyons، S. Bates، AD Anbar، GL Arnold، J. Garvin، R. Buick، "اکسیژناسیون زیست کره پسین آرکئن و تکامل اتمسفر." علوم پایه 317, 1900-1903 (2007).
نقل قول: سوالات تحقیقاتی جدید "نفس اکسیژن" در تاریخ اولیه زمین (2022، 5 ژانویه)، بازیابی شده در 5 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-whiff-oxygen-earth -early -history.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]