Ligikaudu 2,4 miljardit aastat tagasi läbis Maa atmosfäär tohutu muutuse, mida tunti nimega “suur oksüdatsiooni sündmus”. Nüüd kasutavad Rensselaeri Polütehnilise Instituudi New Yorgi Astrobioloogia keskuse teadlased mõnda teadaolevat vanimat mineraalainet, et aidata mõista, mis võis juhtuda umbes viis miljonit aastat pärast Maa tekkimist.
Enamasti on teadlased teoreetikanud, et Maa varase atmosfääri domineerisid kahjulik metaan, vingugaas, vesiniksulfiid ja ammoniaak. Selle tugevalt redutseeritud segu tulemuseks on piiratud kogus hapnikku ja see on viinud paljude erinevate teooriateni selle kohta, kuidas elu võis sellises vaenulikus keskkonnas alata. Lähemalt uurides iidseid mineraale oksüdatsioonitaseme kohta, tõestasid Rensselaeri teadlased, et Maa varase atmosfäär ei olnud üldse selline ... vaid sisaldas ohtralt vett, süsinikdioksiidi ja vääveldioksiidi.
"Nüüd võime kindlalt väita, et paljud Maa peal elavat elu uurinud teadlased valisid lihtsalt vale atmosfääri," ütles Rensselaeri teadusinstituudi professor Bruce Watson.
Kuidas nad saavad nii kindlad olla? Nende leiud sõltuvad teooriast, mille kohaselt Maa atmosfäär kujunes vulkaaniliselt. Iga kord, kui magma pinnale voolab, eraldab see gaase. Kui see ei tule tippu, siis see interakteerub ümbritsevate kivimitega, kus see jahtub, ja sellest saab omaette kivine maardla. Need ladestused - ja nende elementaarne ülesehitus - võimaldavad teadusel maalida täpse pildi nende tekkimise ajal valitsevatest tingimustest.
"Enamik teadlasi väitis, et magmast väljutamine oli atmosfääri peamine sisend," sõnas Watson. "Alguses atmosfääri olemuse mõistmiseks oli meil vaja kindlaks teha, millised gaasiliigid olid atmosfääri varustavates magmades."
Üks olulisemaid magmakomponente on tsirkoon - mineraal, mis on peaaegu sama vana kui Maa ise. Need iidsed tsirkoonid moodustanud magmade oksüdatsioonitasemete määramise abil suudavad teadlased tuletada, kui palju hapnikku atmosfääri paiskus.
"Tsirkooni tekitanud magmade oksüdatsiooniseisundi määramise abil saaksime seejärel kindlaks teha gaasitüübid, mis lõpuks atmosfääri satuvad," ütles uuringu juhtiv autor Dustin Trail, astrobioloogia keskuse järeldoktor.
Nende töö võimaldamiseks asus meeskond magma keetmiseks laboratooriumis valmistama - see viis oksüdatsioonimõõturi loomiseni, mis aitaks neil kunstlikke proove võrrelda looduslike tsirkoonidega. Nende uuring hõlmas valvsa pilgu all ka haruldaste muldmetallide nimega tseerium, mis võivad eksisteerida kahes oksüdatsiooni olekus. Tsentriumi eksponeerimisega tsirkoonis võib meeskond olla kindel, et atmosfäär oli pärast nende loomist oksüdeerunud. Need uued leiud osutavad atmosfääri seisundile, mis sarnaneb rohkem meie tänapäeva tingimustega ... pannes aluse uuele lähtepunktile, millest lähtuda elu algus Maal.
"Meie planeet on lava, kus on mängitud kogu elu," sõnas Watson. „Me ei saa isegi hakata rääkima elust Maal enne, kui me teame, mis see etapp on. Ja hapnikuolud olid eluliselt olulised, kuna need mõjutavad moodustuvate orgaaniliste molekulide liike. ”
Ehkki „elu sellisena, nagu me seda teame” sõltub suurel määral hapnikust, pole meie praegune atmosfäär ilmselt ideaalne mudel ürgse elu kudemiseks. Tõenäolisemalt võib metaanirikkal atmosfääril "olla palju rohkem bioloogilist potentsiaali hüpata anorgaanilistelt ühenditelt elu toetavatele aminohapetele ja DNA-le". See jätab ukse laiaks alternatiivsetele teooriatele, näiteks panspermiale. Kuid ärge müüge meeskonna tulemusi lühikese ajaga. Need näitavad ikkagi gaaside algust siin Maal, isegi kui nad ei lahenda suure oksüdatsiooni sündmuse mõistatust.
Algne looallikas: Rensselaeri Polütehnilise Instituudi pressiteade.
