De unde provine oxigenul Pământului?
În prezent, aproximativ 21% din atmosfera Pământului este alcătuită din oxigen. Cu toate acestea, a durat până când atmosfera planetei noastre a devenit respirabilă.
Cel mai vechi amestec de gaze care a format un strat gros în jurul planetei noastre, care se răcea în urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani, nu a fost foarte diferit de tipul de substanțe emise de vulcani, cum ar fi metanul, hidrogenul sulfurat și dioxidul de carbon.
Erau vremuri violente în care materiale volatile agitau interiorul Pământului, iar un bombardament constant de roci reci din interiorul sistemului solar furniza planetei, în mod constant, materie. Coliziunile violente au reîncălzit, ocazional, suprafața planetei, eliminând orice formă de umiditate în atmosfera fierbinte.
Totuși, acel flux constant de minerale din spaţiul cosmic a furnizat mult azot sub formă de amoniac.
Când a apărut oxigenul în atmosfera Pământului?
Nu ştim cu siguranţă cât de mult azot a furnizat acea ploaie minerală timpurie planetei noastre, dar în urmă cu aproximativ 4,3 miliarde de ani planeta a început, în sfârșit, să se răcească, iar potopul de roci spațiale s-a atenuat.
Apa de pe Pământ a permis diferite reacții geochimice și posibil precursori ai biochimiei, lăsând planeta cu o atmosferă îngroșată formată, în principal, din dioxid de carbon și azot.
Ocazional, s-au produs „degajări” de oxigen ca urmare a activității vulcanice, ici și colo. Totuşi, oxigenul nu a avut timp să reacționeze chimic, lăsând planeta, în mare parte, lipsită de oxigen în primul său miliard de ani.
Atmosfera Pământului. Credit: Andreas Schott (Bonnix)/Moment/Getty Images
Marele Eveniment de Oxidare
La un moment dat, poate după câteva sute de milioane de ani de la formarea Pământului s-au creat condiţiile unui mecanism de extragere a energiei furnizate de lumina soarelui din anumite substanțe chimice. Deși din punct de vedere tehnic a fost fotosinteză, acest proces nu a nu a generat un exces de oxigen.
Se pare că acea varietate de fotosinteză s-ar fi produs încă de acum 3 miliarde de ani, dacă nu mai devreme. Mașinile biologice, denumite fotosistemul II, le-au permis microbilor primitivi să combine dioxidul de carbon și apa pentru a forma compuşii de care aveau nevoie, împreună cu o cantitate generoasă de energie.
În ciuda sutelor de milioane de ani în care oxigenul a „clocotit” prin oceanele planetei, nu s-a produs o schimbare semnificativă în atmosferă.
O posibilă explicație pentru această absență surprinzătoare a oxigenului din atmosferă o reprezintă acţiunea continua a meteoriților care au lăsat gaze volatile care au reacționat ușor cu cele mai mici urme de oxigen molecular.
Oricare ar fi motivul acumulării lente a oxigenului în atmosferă, în urmă cu aproximativ 2,4 miliarde de ani oxigenul s-a adunat, în cele din urmă, într-o cantitate semnificativă, ducând la ceea ce a devenit cunoscut sub numele de Marele Eveniment de Oxidare.
A ajutat oxigenul viața de pe Pământ?
Ce impact a avut excesul brusc de oxigen asupra biosferei Pământului este surprinzător de greu de spus.
Teoretic, oxigenul este un element destul de reactiv. Chiar și astăzi există enzime specializate care reacţionează cu oxigenul pentru evitarea daunelor pe care oxigenul liber le poate provoca moleculele noastre organice mai delicate, cum ar fi ADN-ul.
Deci, este ușor de înţeles că fără adaptări pentru a face față oxigenului, organismele timpurii ar muri în număr mare.
Nu este exclusă ipoteza morţii catastrofale. Studiile asupra izotopilor reţinuţi în minerale vechi de 2 miliarde de ani sugerează că concentrațiile de oxigen au scăzut pe măsură ce carbonul a fost prins în corpurile minuscule ale nenumăraților microbi suferinzi din acea perioadă.
Totuși, interpretarea acestei înregistrări antice nu este tocmai simplă. Alte studii pun la îndoială această ipoteză, sugerând că scăderea oxigenului ar putea să nu fie consecinţa pierderi unui număr mare de forme de viaţă.
Cu aproximativ 600 de milioane de ani în urmă, concentrația de oxigen molecular din atmosfera planetei a ajuns, în cele din urmă, la aproximativ 21%. Această perioadă coincide cu apariția viețuitoarelor complexe.
Ce importanţă a avut oxigenul în acest proces este greu de spus.
Pe de o parte, oxigenul este astăzi un mijloc indispensabil de eliberare a unor cantităţi mari de energie din hidrocarburi. Combustibilul perfect pentru organismul multicelular modern!
Pe de altă parte, ordinea precisă a oxigenării atmosferei şi apariţiei primelor organisme complexe este discutabilă, relaţia dintre acestea fiind oarecum complicată.
Își va pierde Pământul vreodată oxigenul?
Atâta timp cât Soarele strălucește, plantele înfloresc și fotosinteza funcţionează. Se pare că planeta noastră va avea întotdeauna o cantitate decentă de oxigen în atmosferă. Acest echilibru nu este însă permanent.
Peste aproximativ un miliard de ani, radiația solară va fi suficient de puternică pentru a rupe dioxidul de carbon. Fără gaz, fotosinteza se va opri, iar oxigenul va scădea până la un nivel comparabil cu cel din urmă cu miliarde de ani.
Traducere după Where Did Earth’s Oxygen Come From?