Wulkany były źródłem tlenu w pierwotnej atmosferze?

Według ostatniego badania, opublikowanego w przeglądzie Nature, utlenienie pierwotnej atmosfery na ziemi miało być bardziej związane z działalnością wulkanów, niż z rozwojem cyjanobakterii. Przypomnijmy, że cyjanobakterie produkują tlen.

Krótka histora ziemskiej atmosfery

Jakieś 4,5 miliarda lat temu, Ziemia była obdarzona atmosferą pozbawioną tlenu: głównie składała z metanu i dwutlenku węgla. A nawet jeśli aktualnie atmosfera ziemska składa się w 21% z tlenu, to jednakże jego stężenie jest tysiąc razy słabsze niż na samym początku.

Ale według badania opublikowanego w przeglądzie naukowym Nature, i w przeciwieństwie do hipotez, które przeważały aż do tej pory, rozwój cyjanobakterii niekoniecznie jest pierwszą przyczyną utlenienia prymitywnej atmosfery.

Wulkanom zawdzięczamy tlen?

W rzeczywistości, jak uważa Fabrice Gaillard z Instytutu nauk o Ziemi w Orleanie (Francja), a także jego koledzy z ISTerre w Grenoble (Francja), geologia dominuje nad biologią. A ma tak się dziać za sprawą wulkanów, które mają być odpowiedzialne za to zjawisko.

Jakieś 2,7 miliarda lat temu, pokazały się kontynenty i ziemskie wulkany, nie tylko wulkany podziemne i podwodne. Dlatego też, ich dym, który dostawał się do atmosfery, uwalniał gazy bogate w dwutlenek siarki (SO2). Ciśnienie, z jakim były wzwalane gazy do atmosfery, było niższe niż w momencie, kiedy uwalniane były w oceanach, a więc ich skład chemiczny się zmieniał.

W ten sposób powstał nowy biochemiczny cykl siarki, który wyzwolił utlenienie atmosfery. Dwutlenek siarki, wypychany do powietrza, spowodował powstawanie rozpuszczalnych jonów siarczanu. Jony te rozpuszczały się w wodzie morskiej. W drodze reakcji chemicznej, głębiny morskie uczyniły możliwym uwalnienie do atmosfery tlenu produkowanego przez cyjanobakterie.

Proces możliwy na innych planetach?

Cyjanobakterie mogły więc jak najbardziej odegrać pewną rolę. Ale tlen produkowany przez nie, w drodze fotosyntezy, był początkowo konsumowany przez materię organiczną i żelazo rozpuszczone w oceanach. Dzięki siarce pochodzącej z wulkanów, żelazo to zostało przechwycone na dnie oceanicznym i pozwoliło na uwolnienie tlenu.

Utlenienie atmosfery, zapoczątkowane przez zmianę ciśnienia w wulkanach, być może jest możliwe również na innych planetach, przypuszczają francuscy naukowcy.

Na przykład, w atmosferze Wenus całkowicie brak tlenu, a tam ciśnienie atmosferyczne jest bardzo silne, natomiast, w atmosferze Marsa znaleziono ślady tlenu. Jeśli więc Francuzi mają rację, być może znaleźli właśnie wyjaśnienie utlenienia (bądź nie) danej atmosfery, biorąc pod uwagę jedynie ciśnienie, z jakim są uwalnianie gazy wulkaniczne.