În ultimii ani s-a observat o explozie de descoperiri exoplanet. Unele dintre aceste lumi se află în ceea ce considerăm „zona locuibilă”, cel puțin în observații preliminare. Dar câți dintre ei vor avea atmosfere bogate în oxigen în viață, în același sens ca și Pământul?
Un nou studiu sugerează că atmosfera respirabilă ar putea să nu fie la fel de rară pe cât am crezut pe planete la fel de vechi ca Pământul.
Pământul a avut nevoie de mult timp pentru a dezvolta atmosfera oxigenată de care ne bucurăm acum. Până acum aproximativ 2,4 miliarde de ani, planeta noastră avea mult mai puțin oxigen în atmosferă și oceane. Toate acestea s-au schimbat atunci când a avut loc un eveniment major de oxigenare; primul dintre trei care a modelat Pământul.
Modelul în trei etape de oxigenare a Pământului este destul de larg înțeles și acceptat, deși nu este lipsit de controverse. Modelul prezintă trei schimbări majore din istoria Pământului, fiecare modificând substanțial atmosfera Pământului prin adăugarea de mai mult oxigen.
Cele trei evenimente au fost:
- Marele eveniment de oxidare a avut loc în urmă cu aproximativ 2,4 miliarde de ani în timpul erei paleoproterozoice. În acest eveniment, oxigenul biologic acumulat în oceane și în atmosferă, probabil duce la o extincție inițială a masei.
- Evenimentul de oxigenare neoproterozoic a înregistrat o creștere dramatică a nivelului de oxigen și a precedat explozia cambriană în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani.
- Evenimentul de oxigenare paleozoică s-a petrecut în urmă cu aproximativ 400 de milioane de ani și a văzut că oxigenul atinge nivelul actual de aproximativ 21%.
Istoria oxigenării Pământului este complicată. Nu a fost o progresie liniară. La început, oxigenul a fost produs ca un produs secundar deșeu de formele de viață și o mare parte din acesta a fost absorbită de crusta Pământului. Oxigenul este foarte reactiv și a format tot felul de compuși cu alte elemente și a rămas blocat în scoarță. În special, a reacționat cu fierul pentru a produce oxid de fier în registrul geologic, unul dintre cei mai buni indicatori ai noștri de intrare în oxigen în atmosferă.
Cu toate acestea, există multe dezbateri în jurul acestui model. Conform unei înțelegeri a modelului, bacteriile fotosintetice din ocean au produs o mare parte din oxigenul timpuriu. Apoi planetele terestre au venit de-a lungul a sute de milioane de ani mai târziu, ridicând din nou nivelul de oxigen. Există, de asemenea, dovezi că tectonica plăcilor și erupțiile vulcanice masive au jucat un rol.
Un articol al autorilor acestui nou studiu spune că acest model implică faptul că este necesar un anumit nivel de noroc pentru a crea o lume bogată în oxigen. „Dacă o erupție vulcanică nu s-ar fi întâmplat sau un anumit tip de organism nu ar fi evoluat, atunci oxigenul s-ar fi oprit la niveluri scăzute”, spune acesta.
Dar poate nu este cazul.
Noul lor studiu este intitulat „Oxigenarea în trepte a Pământului este o proprietate inerentă a ciclului biogeochimic global”, iar cuvântul „inerent” este esențial aici. Autorii spun că odată ce am avut microbii și tectonica plăcilor potrivite, care au fost amândoi înființați acum 3 miliarde de ani, a fost doar o chestiune de timp înainte să atingem nivelul de oxigen pe care îl avem acum. Indiferent de vulcani și plante terestre.
“Această cercetare ne dovedește cu adevărat înțelegerea modului în care Pământul a devenit bogat în oxigen și, astfel, capabil să sprijine viața inteligentă.“
Lewis Alcott, autor principal, Institutul de științe de suprafață al pământului, Universitatea Leeds.
În loc de forțe externe, a fost „un set de reacții interne care implică ciclurile globale ale fosforului, carbonului și oxigenului” care au dus la oxigenarea Pământului, după cum spune studiul. De fapt, aceste cicluri ar fi „produs același model în trei etape observat în registrul geologic”.
Totul se rezumă la acest lucru, din lucrare: „Concluzionăm că evenimentele de oxigenare ale Pământului sunt în totalitate consecvente cu oxigenarea treptată a suprafeței planetare după evoluția fotosintezei oxigene.”
Dar cum au ajuns la acea concluzie?
Cercetătorii sunt de la Universitatea Leeds din Marea Britanie. Autorul principal este Lewis J. Alcott, doctorand cu sediul la Earth Surface Science Institute. Alcott și ceilalți cercetători au lucrat cu un model bine stabilit de biogeochimie marină și l-au modificat. Ei au condus acel model de-a lungul întregii istorii a Pământului și au descoperit că a produs cele trei evenimente principale de oxigenare.
Într-un comunicat de presă, Alcott a spus: „Această cercetare testează cu adevărat înțelegerea noastră despre modul în care Pământul a devenit bogat în oxigen și, astfel, capabil să susțină viața inteligentă.
Gândirea dominantă din spatele istoriei de oxigenare a Pământului se bazează pe câteva categorii largi de evenimente care să o explice. Una dintre principalele evoluții evolutive în formele de viață care produc oxigen. Practic „revoluții biologice”, unde formele de viață au devenit din ce în ce mai complexe și au conceput un mediu bogat în oxigen. A doua categorie este revoluțiile tectonice: o creștere dramatică și particulară a activității tectonice, incluzând activitatea vulcanică semnificativă, care a modificat crusta și a dus la un nivel mai mare de oxigen.
Au fost multe dezbateri în legătură cu natura exactă a ambelor categorii largi, dar acest nou studiu le oferă oamenilor de știință ceva mai mult de gândit. În loc să se bazeze pe evenimente „înțelepte” care pot fi identificate în registrul geologic pentru a explica oxigenarea, noul studiu indică cicluri de feedback între fosfor, carbon și oxigen.
De asemenea, studiul sugerează că oxigenarea era inevitabilă.
Simon Poulton, co-autor al studiului, de la Școala Pământului și Mediului de la Leeds, a declarat: „Modelul nostru sugerează că oxigenarea Pământului la un nivel care poate susține viața complexă a fost inevitabilă, odată ce microbii care produc oxigen au evoluat. “
În centrul acestui nou model se află ciclul fosforului marin. Modelul lor a produs același tipar de oxigenare în trei etape pe care Pământul l-a experimentat „atunci când este condus doar de o schimbare treptată de la reducerea la condițiile de suprafață oxidante în timp. Tranzițiile sunt determinate de modul în care ciclul fosforului marin răspunde la schimbarea nivelului de oxigen și de modul în care aceasta are impact asupra fotosintezei, care necesită fosfor. ”
„Lucrările noastre arată că relația dintre ciclurile globale ale fosforului, carbonului și oxigenului este fundamentală pentru înțelegerea istoriei oxigenării Pământului. Acest lucru ne poate ajuta să înțelegem mai bine cum o altă planetă decât a noastră poate deveni locuibilă ”, a declarat autorul principal Dr. Benjamin Mills.
Deci, există speranțe pentru unele dintre aceste exoplanete.
Acest studiu nu va fi ultimul cuvânt. Dar este un rezultat intrigant și, dacă este vorba de o examinare științifică suplimentară, poate avea un impact asupra modului în care caracterizăm exoplanetele pe care le-am găsit deja și cu alte mii pe care le vom găsi cu TESS și alte telescoape viitoare pentru planete.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Transpunerea noii vieți în dezbaterea despre oxigen a Pământului
- Document de cercetare: Oxigenarea Pământului în trepte este o proprietate inerentă a ciclului biogeochimic global
- Articol: Atmosfera respirabilă poate fi mai frecventă în univers decât am crezut prima dată
- Document de cercetare (2014): Creșterea oxigenului în oceanul și atmosfera timpurie a Pământului
