Země ztratila téměř veškerý kyslík před 2,3 miliardami let. Teprve nyní začínáme vnímat složitost této události
Chemické podpisy uzamčené v horninách, které vznikly během této éry, naznačovaly, že před 2,32 miliardami let byl kyslík trvalou součástí atmosféry planety.
Nová zjištění přinášejí ale jiné údaje
Nová studie zabývající se obdobím před 2,32 miliardami let však zjišťuje, že hladiny kyslíku stále kolísaly tam a zpět až do doby před 2,22 miliardami let, kdy planeta konečně dosáhla trvalého bodu zlomu. Tento nový výzkum, publikovaný v časopise Nature, prodlužuje trvání toho, co vědci nazývají Velká oxidační událost, o 100 milionů let. Může také potvrdit souvislost mezi okysličením a masivními výkyvy klimatu.
"Teprve nyní začínáme vnímat složitost této události,“ uvedla spoluautorka studie Andrey Bekker, geoložka z University of California.
Vytváření kyslíku
Kyslík vytvořený při Velké oxidační události byl vyroben mořskými sinicemi, typem bakterií, které produkují energii fotosyntézou. Hlavním vedlejším produktem fotosyntézy je kyslík a časné sinice nakonec vyvrhly dostatek kyslíku, aby mohly předělat tvář naší planety navždy.
Podpis této změny je viditelný v mořských sedimentárních horninách. V atmosféře bez kyslíku obsahují tyto horniny určité druhy izotopů síry (izotopy jsou prvky s různým počtem neutronů v jejich jádrech). V obdobích s dostatkem kyslíku tyto izotopy síry nejsou, protože chemické reakce, které je vytvářejí, se nevyskytují v přítomnosti kyslíku.
Bekker a její kolegové dlouho studovali výskyt a zmizení těchto signálů izotopů síry. Oni a další vědci si všimli, že vzestup a pokles kyslíku v atmosféře souvisí se třemi globálními zaledněními, ke kterým došlo před 2,5 miliardami až 2,2 miliardami let. Ale kupodivu čtvrté a poslední zalednění v tomto období nebylo spojeno s výkyvy v hladinách atmosférického kyslíku.
Vědci byli zmatení. "Proč máme čtyři glaciální události a tři z nich lze spojit a vysvětlit pomocí variací atmosférického kyslíku, ale čtvrtá z nich je nezávislá?“ ptala se Bekker. Nakonec zjistili, že po třetí události zalednění byla atmosféra nejprve bez kyslíku, poté kyslík stoupal a opět klesal. Kyslík opět vzrostl před 2,32 miliardami let, což je bod, o kterém si vědci dříve mysleli, že znamenal trvalý nárůst. Ale pak Bekker a její kolegové objevili dalšíi pokles hladiny kyslíku. Tento pokles se shodoval s konečným zaledněním, tedy tím, které dříve nebylo spojeno se změnami atmosféry.
"Atmosférický kyslík byl v této rané době velmi nestabilní, stoupal na relativně vysoké úrovně a klesal na velmi nízké úrovně,“ řekla Bekker.
Sinice versus sopky
Sekvence okysličení a změny klimatu tedy možná proběhla asi takto: Sinice začaly produkovat kyslík, který v té době reagoval s metanem v atmosféře a zanechal po sobě jen oxid uhličitý. Tento oxid uhličitý nebyl dostatečně hojný, aby vyrovnal oteplovací účinek ztraceného metanu, takže planeta se začala ochlazovat. Ledovce se rozšířily a povrch planety zledovatěl.
Záchranou planety však byly subglaciální sopky. Sopečná činnost nakonec zvýšila hladinu oxidu uhličitého dostatečně na to, aby se planeta znovu zahřála. A zatímco produkce kyslíku v ledem pokrytých oceánech zaostávala kvůli tomu, že sinice měly méně slunečního světla, metan ze sopek a mikroorganismů se znovu začal hromadit v atmosféře.
Úrovně sopečného oxidu uhličitého však měly další zásadní účinek. Když oxid uhličitý reaguje s dešťovou vodou, vytváří kyselinu uhličitou, která rozpouští horniny rychleji než pH neutrální dešťová voda. Toto rychlejší zvětrávání hornin přineslo do oceánů více živin, jako je fosfor. Před více než 2 miliardami let by takový příliv živin vedl mořské sinice produkující kyslík do nadproduktivní aktivity, což by opět zvýšilo hladinu kyslíku v atmosféře, snížilo metan a znovu zahájilo celý cyklus.
Nakonec tento cyklus okysličení-zalednění přerušila další geologická změna. Zdá se, že tento vzorec skončil asi před 2,2 miliardami let. Nikdo přesně neví, co způsobilo tento bod zlomu, ačkoli Bekker a její kolegové předpokládají, že sopečná činnost v tomto období poskytla oceánům nový příliv živin a nakonec dala sinicím vše, co potřebovaly, aby se jim dařilo. V tomto okamžiku byla podle Bekker hladina kyslíku dostatečně vysoká, aby trvale potlačila nadměrný vliv metanu na klima, a oxid uhličitý ze sopečné činnosti a dalších zdrojů se stal dominantním skleníkovým plynem, který udržuje planetu v teple. Dále čtěte: Hromadné vyhynutí mořských živočichů je na obzoru, voda okolo rovníku je příliš horká.
