قبل 2.4 مليار سنة تقريبًا ، خضع الغلاف الجوي للأرض لتغيير كبير يعرف باسم "حدث الأكسدة العظيم". الآن يستخدم باحثون من مركز نيويورك لعلم الأحياء الفلكية في معهد Rensselaer Polytechnic بعض أقدم المعادن المعروفة للمساعدة في فهم ما قد حدث بعد حوالي خمسة ملايين سنة من ظهور الأرض.
بالنسبة للجزء الأكبر ، افترض العلماء أن الغلاف الجوي المبكر للأرض يسيطر عليه الميثان الضار ، وأول أكسيد الكربون ، وكبريتيد الهيدروجين ، والأمونيا. ينتج عن هذا الخليط المنخفض للغاية كمية محدودة من الأكسجين وأدى إلى مجموعة واسعة من النظريات حول كيف يمكن أن تبدأ الحياة في مثل هذه البيئة المعادية. ومع ذلك ، من خلال إلقاء نظرة فاحصة على المعادن القديمة لمستويات الأكسدة ، أثبت العلماء في Rensselaer أن الغلاف الجوي للأرض لم يكن على هذا النحو على الإطلاق ... لكنهم احتفظوا بكميات وفيرة من الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت.
قال بروس واتسون ، أستاذ العلوم في معهد Rensselaer: "يمكننا الآن أن نقول ببعض اليقين أن العديد من العلماء الذين يدرسون أصول الحياة على الأرض اختاروا ببساطة الجو الخاطئ".
كيف يمكنهم التأكد من ذلك؟ تعتمد النتائج التي توصلوا إليها على النظرية القائلة بأن الغلاف الجوي للأرض قد تشكل بركانيًا. في كل مرة تتدفق الصهارة إلى السطح ، تطلق الغازات. إذا لم تصل إلى القمة ، فإنها تتفاعل مع الصخور المحيطة حيث تبرد وتصبح رواسب صخرية في حد ذاتها. تسمح هذه الرواسب - وبنيتها الأولية - للعلم برسم صورة دقيقة للظروف في وقت تكوينها.
قال واتسون: "سيجادل معظم العلماء في أن هذا التصريف من الصهارة هو المدخل الرئيسي للغلاف الجوي". "لفهم طبيعة الغلاف الجوي" في البداية "، كنا بحاجة إلى تحديد أنواع الغازات الموجودة في الصهارة التي تزود الغلاف الجوي".
الزركون هو أحد أهم مكونات الصهارة - وهو معدن قديم قدم الأرض نفسها. من خلال تحديد مستويات أكسدة الصهارة التي شكلت هذه الزركون القديم ، يستطيع العلماء استنتاج كمية الأكسجين التي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة داستن تريل ، باحث ما بعد الدكتوراه في مركز علم الأحياء الفلكية: "بتحديد حالة أكسدة الصهارة التي خلقت الزركون ، يمكننا تحديد أنواع الغازات التي ستصل في النهاية إلى الغلاف الجوي".
لتمكين عملهم ، شرع الفريق في طهي الصهارة في بيئة معملية - مما أدى إلى إنشاء مقياس للأكسدة لمساعدتهم في مقارنة عيناتهم الاصطناعية مع الزركون الطبيعي. تضمنت دراستهم أيضًا عينًا ساهرة لمعدن أرضي نادر يسمى السيريوم يمكن أن يوجد في حالتين من الأكسدة. من خلال الكشف عن السيريوم في الزركون ، يمكن للفريق أن يثق في أن الغلاف الجوي قد تأكسد أكثر بعد إنشائه. تشير هذه النتائج الجديدة إلى حالة جوية أشبه بظروفنا الحالية ... وهي تمهد الطريق لنقطة انطلاق جديدة تستند إليها بدايات الحياة على الأرض.
قال واتسون: "كوكبنا هو المرحلة التي مرت بها الحياة كلها". "لا يمكننا حتى البدء في الحديث عن الحياة على الأرض حتى نعرف ما هي تلك المرحلة. وكانت ظروف الأكسجين ذات أهمية حيوية نظرًا لكيفية تأثيرها على أنواع الجزيئات العضوية التي يمكن تكوينها ".
في حين أن "الحياة كما نعرفها" تعتمد إلى حد كبير على الأكسجين ، فإن غلافنا الجوي الحالي ربما لا يكون النموذج المثالي لتوليد الحياة البدائية. من المحتمل أن يكون للغلاف الغني بالميثان "إمكانات بيولوجية أكبر بكثير للانتقال من المركبات غير العضوية إلى الأحماض الأمينية والحمض النووي الداعم للحياة". هذا يترك الباب مفتوحًا على مصراعيه لنظريات بديلة ، مثل الانقباض. لكن لا تبيع نتائج الفريق باختصار. لا يزالون يكشفون عن طبيعة البداية للغازات هنا على الأرض ، حتى لو لم يحلوا لغز حدث الأكسدة العظيم.
مصدر الخبر الأصلي: نشرة إخبارية من معهد رينسيلار للفنون التطبيقية.
