Miljardid aastaid tagasi oli Maa keskkond väga erinev sellest, mida me täna teame. Põhimõtteliselt oli meie planeedi ürgne atmosfäär toksiline elule, nagu me seda tunneme, koosnedes süsinikdioksiidist, lämmastikust ja muudest gaasidest. Paleoproterosoikumide ajastul (2,5–1,6 miljardit aastat tagasi) leidis aset aga dramaatiline muutus, mille käigus hakati atmosfääri viima hapnikku - tuntud kui suur oksüdatsiooni sündmus (GOE).
Alles hiljuti polnud teadlased kindlad, kas see sündmus, mis oli atmosfääri muutvate fotosünteetiliste bakterite tagajärg, toimus kiiresti või mitte. Rahvusvaheliste teadlaste meeskonna hiljutise uuringu kohaselt oli see sündmus siiski palju kiirem, kui seni arvati. Äsja avastatud geoloogiliste tõendite põhjal jõudis meeskond järeldusele, et hapniku sissetoomine meie atmosfääri sarnanes pigem tuletõrjevooliku kui nipiga.
Hiljuti ilmus ajakirjas uurimus pealkirjaga “Kaks miljardit aastat vanad evaporidid kinnistavad Maa suurt oksüdatsiooni” Teadus. Princetoni geoteaduste osakonna järeldoktori Clara Blättleri juhtimisel kuulusid meeskonda ka Sinise Marmori Kosmose Teadusinstituudi, Karjala teaduskeskuse, Briti geoloogiakeskuse, Norra geoloogiakeskuse ja mitme ülikooli liikmed .
Lühidalt öeldes, suur hapnikusündmus algas umbes 2,45 miljardit aastat tagasi proterosoikumi ajastu alguses. Arvatakse, et see protsess on tingitud sinivetikatest, mis metaboliseerivad aeglaselt süsinikdioksiidi (CO2) ja toodavad hapnikugaasi, mis moodustab praegu meie atmosfäärist umbes 20%. Kuid kuni viimase ajani ei suutnud teadlased selle perioodi piiranguid palju muuta.
Õnneks kogus Norra geoloogiakeskuse geoloogide meeskond koostöös Venemaal Petrozavodskis asuva Karjala teaduskeskusega hiljuti Venemaal säilinud kristallunud soolade proove, mis on dateeritud sellesse perioodi. Neid kaevandati 1,8 km sügavusest (1,2 miili) aukust Karjalas Loode-Venemaal Onega parameetrilise augu (OPH) puurimiskohast Onega järve läänekaldal.
Need soolakristallid, mis on umbes 2 miljardit aastat tagasi, olid iidse merevee aurustumise tagajärg. Neid proove kasutades said Blättler ja tema meeskond õppida ookeanide koostise ja atmosfääri kohta, mis Maa peal valitses GOE ajal. Alustuseks otsustas meeskond, et need sisaldavad üllatavalt palju sulfaati, mis on merevee reageerimisel hapnikuga.
Nagu Aivo Lepland - Norra geoloogiakeskuse teadlane, Tallinna tehnikaülikooli geoloogiaspetsialist ja uuringu vanem autor - selgitas värskes Princetoni pressiteates:
„See on kõigi aegade tugevaim tõend selle kohta, et muistsel mereveel, millest need mineraalid sadestusid, oli kõrge sulfaatide kontsentratsioon, ulatudes vähemalt 30 protsendini tänapäeva ookeanisulfaadist, nagu meie hinnangud näitavad. See on palju suurem kui seni arvati ja see nõuab Maa 2 miljardit aastat vana atmosfääri-ookeani süsteemi hapniku ulatuse põhjalikku ümbermõtestamist. "
Enne seda polnud teadlased kindel, kui kaua kulub meie atmosfääril praeguse lämmastiku ja hapniku tasakaalu saavutamiseni, mis on eluks hädavajalik, nagu me seda tunneme. Põhimõtteliselt jagunesid arvamused selle vahel, mis juhtus kiiresti või miljonite aastate jooksul. Suur osa sellest tuleneb asjaolust, et vanimad avastatud kivisoolad pärinevad miljard aastat tagasi.
"Neid ideesid on olnud raske katsetada, kuna meil polnud tollest ajastust pärit tõendusmaterjali atmosfääri koostise kohta," rääkis Blättler. Umbes 2 miljardi aasta vanuste kivisoolade avastamisega on teadlastel nüüd tõendid, mida nad vajavad GOE piiramiseks. Samuti oli leid väga õnnelik, arvestades, et sellised kivisoolaproovid on üsna habras.
Selle uuringu jaoks kasutatud proovid sisaldasid haliiti (mis on keemiliselt identne lauasoola või naatriumkloriidiga), samuti muid kaltsiumi, magneesiumi ja kaaliumi sooli, mis lahustuvad aja jooksul kergesti. Kuid sel juhul saadud proov oli erakordselt hästi säilinud sügaval Maa sees. Sellisena suudavad nad pakkuda teadlastele hindamatuid vihjeid selle kohta, mis juhtus GOE ajal.
Tulevikku vaadates viib see uusim uuring tõenäoliselt uute mudeliteni, mis selgitavad pärast GOE toimumist hapnikugaasi kogunemist meie atmosfääri. Geokeemilise analüüsi tõlgendamisega Princetoni geoteaduste abiprofessor John Higgins selgitas:
„See on üsna eriline geoloogiliste leiukohtade klass. Palju on vaieldud selle üle, kas suur oksüdatsiooni sündmus, mis on seotud mitmesuguste keemiliste signaalide suurenemise ja langusega, kujutab endast suurt muutust hapniku tootmises või lihtsalt ületatud läve. Lõppkokkuvõttes võib öelda, et see dokument annab tõendusmaterjali selle kohta, et Maa hapnikuga varustamine selle aja jooksul hõlmas palju hapniku tootmist. Maal või ookeanides võivad tagasiside tsüklites olla olulised muutused või hapniku tootmine on suurenenud mikroobid, kuid mõlemal juhul oli see palju dramaatilisem, kui meil varem oli aimugi. ”
Need mudelid aitavad tõenäoliselt ka meie päikesesüsteemist kaugemale jääval jahipidamisel. Mõistes, mis toimus meie enda planeedil miljardeid aastaid tagasi, et muuta see eluks sobivaks, suudame märgata samu tingimusi ja protsesse ka teistel planeetidel.
