اکسیژن برای حیات ضروری است؛ اما چه چیزی برای اولین بار باعث گسترش میزان اکسیژن در جو شد و زمان دقیق آن کی بوده است؟ این‌ها سؤالاتی است که طی ۷۰ سال اخیر دانشمندان را به چالش کشیده است.
به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، بیشتر تحقیقات علمی حاکی از آن است که اکسیژن حدود ۲.۴ میلیارد سال قبل به سرعت افزایش یافته و پس از آن طی ۲۰۰ سال به همان شکل ناگهانی، کاهش یافته است. به این رویداد "رویداد بزرگ اکسیژنی" (GOE) گفته می‌شود.
اما اکنون یک مطالعه بین‌المللی جدید به رهبری تیمی از زمین‌شناسان دانشگاه تاسمانی با همکاری دانشمندان مؤسسه کارنگی در واشنگتن و دانشگاه تورنتو، نظریه‌ای جایگزین ارائه کرده‌اند.
محققان می‌گویند که افزایش اکسیژن جو فرآیندی آرام بوده که بین ۲.۸ تا ۱.۸ میلیارد سال قبل رخ داده است و مربوط به برخورد صفحات قاره‌ای در طول چرخه ابرقاره و تکامل سیانوباکتری‌ها در اقیانوس است.
به گفته آن‌ها اکسیژن جو طی یک دوره یک میلیارد ساله افزایش یافته و در حدود ۱.۹ میلیارد سال قبل به اوج خود و نزدیک به سطح کنونی یعنی ۲۱ درصد رسیده است. پس از آن اکسیژن طی دوره‌ای موسوم به "boring billion" کاهش یافته است.
این تحقیق نشان می‌دهد که تکامل مواد معدنی در پوسته زمین با افزایش اکسیژن ارتباط دارد و علت آن وجود انواع جدیدی از گونه‌های فلزی اکسید شده است که تنها در صورت افزایش اکسیژن ایجاد می‌شوند.
در این نظریه از سنجش اکسایش-کاهش مواد معدنی در سنگ‌ها و کف دریاها که در طول یک دوره زمین‌شناسی شکل گرفته بودند، استفاده شد.
پروفسور "راس لارج" (Ross Large)، زمین شناس دانشگاه تاسمانی می‌گوید که این نتایج براساس داده‌های فراوانی است که از طیف وسیع مواد معدنی و ایزوتوپ‌ها به دست آمده است.
محققان دانشگاه تاسمانی، مؤسسه کارنگی و تورنتو پایگاه‌های داده عظیمی در مورد ترکیبات شیمیایی طیف وسیعی از مواد معدنی ایجاد کرده‌اند که شامل ده‌ها هزار تجزیه و تحلیل انجام شده طی ۱۵ سال گذشته می‌شد.
پروفسور "لارج" می‌گوید: بسیاری از تحقیقات قبلی در مورد این موضوع به تجزیه و تحلیل‌های محدود وابسته بود.
وی می‌گوید که اولین افزایش اکسیژن با کاهش دی‌اکسید کربن و متان همراه بوده و اقیانوس و جو را برای حیات آماده کرده است.
پروفسور "لارج" افزود: اقیانوس‌های دوره نخست‌زیستی (Archean) پیش از ۲.۶ میلیارد سال قبل مملو از عناصر سمی مانند آرسنیک و جیوه بودند و برای حیاتی که ما می‌شناسیم، اصلا مناسب نبودند. تحقیقات ما نشان می‌دهد که افزایش اکسیژن باعث تغییر ترکیبات شیمیایی اقیانوس‌ها شده است و عناصر سمی کاهش یافته و عناصر مهم برای حیات مانند فسفر، مولیبدن و زینک بیشتر در دسترس قرار گرفتند.
وی می‌گوید که این تغییرات بزرگ در نتیجه‌ی اولین رانش قاره‌ای مرتبط با چرخه ابرقاره ایجاد شده است.
پروفسور "لارج" افزود: برخورد صفحات قاره‌ای و ساخته شدن کوه‌ها باعث ریختن مواد مغذی به اقیانوس‌ها و تشکیل حیات و انتشار اکسیژن به جو شده است. دو مرحله از تشکیل کوه‌ها منجر به افزایش اکسیژن شد. اولین مرحله حدود ۲.۸ میلیارد سال قبل با تشکیل ابرقاره کنرلند (Kenorland) رخ داد و مرحله دوم ۲.۱ میلیارد سال قبل باعث تشکیل ابرقاره نونا (Nuna) شد.
چرخه سوم اکسیژن نیز حدود یک میلیارد سال قبل آغاز شد و از آن زمان تا کنون فاصله چرخه‌ها از حدود هر ۲۰۰ میلیون سال به ۶۰ میلیون سال کاهش یافته است. تحقیقات قبلی این گروه نشان داده که هر چرخه اکسیژن با یک انقراض دسته جمعی به پایان می‌رسد و به دنبال آن به سرعت انفجاری در تکامل رخ می‌دهد.
برخلاف برخی نظرات، پروفسور "لارج" معتقد است که ما به سمت یک انقراض دسته جمعی در حرکت نیستیم. او می‌گوید که انقراض‌های دسته جمعی پیشین شامل افزایش سطح دی‌اکسید کربن به بیش از ۴۰۰۰ بخش در میلیون (ppm) بوده است، در حالی که سطح دی‌اکسید کربن اکنون ۳۰۰ ppm است. علاوه بر آن در این انقراض‌ها سطح اکسیژن به زیر ۱۰ درصد و احتمالا پنج درصد کاهش یافته است، در حالی که امروزه سطح اکسیژن ۲۱ درصد است.
او می‌گوید که با توجه به چرخه‌های زمین، انقراض دسته‌جمعی بعدی حدود ۳۰ میلیون سال دیگر رخ خواهد داد.