În prezent, atmosfera Pământului conține oxigen într-o proporție de aproximativ 21%, alături de azot (78%) și alte gaze (argon, dioxid de carbon etc.) în concentrații mult mai mici.
Însă atmosfera planetei noastre a avut nevoie de timp pentru a ajunge într-un stadiu în care să susțină viața. În urma cu 4,6 miliarde de ani, amestectul de gaze care forma un strat dens în jurul planetei aflate în răcire nu era cu mult diferite de gazele emise de un vulcan, având în compoziție metan, hidrogen sulfurat și dioxid de carbon.
Acelea a fost vremuri cu adevărat brutale, în care în măruntaiele planetei noastră se agitau materiile volatile, în timp ce suprafața sa era constant bombardată cu obiecte din sistemul solar interior, care aduceau material proaspăt. Ciocnirile cu obiect mai mari au reîncălzit ocazional suprafața, eliminând orice urmă de umiditate și făcând din atmosferă un infern fierbinte.
Totuși, acel flux constant de minerale căzute din cer a adus pe planetă și o cantitate mare de azot, sub formă de amoniac.
Când a apărut oxigenul în atmosfera Pământului?
Există numeroase detalii pe care nu le cunoaștem despre formarea atmosferei. De exemplu, nu știm cât azot a adus pe planetă ploaia de minerale. Însă în urmă cu aproximativ 4,3 miliarde de ani, condițiile infernale de pe Pământ au început să se răcorească, iar bombardamentul cu roci din spațiu s-a redus.
Corpurile de apă s-au extins suficient de mult pentru ca diferite reacțiie geochimice să aibă loc, lăsând planeta cu o atmosferă în curs de formare, compusă predominant din dioxid de carbon și azot.
Este posibil să fi existat ”pufăituri” ocazionale de oxigen de pe urma activității vulcanice. Însă nu a durat mult până când acest gaz să reacționeze cu alte elemente chimice și să dispară, lăsând planeta lipsită de oxigen în primul său miliard de ani.
Ce a fost Marele Eveniment de Oxidare?
Primele încercări ale apariției vieții pe Pământ ar fi trebuit să preia energia care ținea împreună anumite molecule și să o reutilizeze pentru a construi materii organice. La un moment date, poate la câteva sute de milioane de ani de la formarea Pământului, a apărut un mecanism de extragere a energiei furnizate de lumina soarelui de către anumite substanțe chimice.
Deși acest proces era, tehnic vorbind, un gen de fotosinteză, nu era tipul care să producă oxigen în exces.
Se pare că fotosinteza producătoare de oxigen (fotosinteza ”oxigenică”) ar fi putut apărea în urmă cu trei miliarde de ani, dacă nu chiar mai devreme. Mașinăria biologică numită fotosistemul II a dat microbilor primitivi un impuls, permițându-le să recombine dioxidul de carbon și apa pentru forma compușii chimici de care aveau nevoie, împreună cu o încărcare energetică generoasă.
În ciuda sutelor de milioane de ani ai prezenței oxigenului prin oceanele planetei, schimbările de la nivelul atmosferei au fost minimale. O explicație posibilă a acestei surprinzătoare lipse a oxigenului ar putea fi continua ploaie de meteoriți, care lăsa în urmă gaze volatile ce reacționau imediat cu orice moleculă de oxigen din atmosferă.
Indiferent de motivul acestui fapt, în urmă cu aproximativ 2,4 miliarde de ani oxigenul s-a acumulat la niveluri semnificative, ducând la ceea ce a devenit cunoscut sub denumirea de Marele Eveniment de Oxidare.
Oxigenul a fost un lucru bun pentru viața de pe Pământ?
Este surprinzător de greu de afirmat ce fel de impact a avut excesul brusc de oxigen asupra biosferei planetei noastre.
În teorie, oxigenul este un element destul de reactiv. Chiar și astăzi avem enzime specializate pentru a repara daunele pe care oxigenul liber le poate produce asupra moleculelor organice fragile, cum ar fi ADN-ul. Așadar, este ușor de imaginat că, în lipsa unor adaptări care să facă față oxigenului, organismele primitive au murit în număr mare.
De fapt, chiar este posibil ca un eveniment de moarte în masă să fi avut loc. Studiul izotopilor din mineralele cu o vechime de două miliarde de ani sugerează că nivelurile de oxigen au scăzut pe măsură ce carbonul a rămas blocat în corpurile minuscule a nenumăratelor microorganisme suferinde. Totuși, această teorie este destul de dificil de susținut; alte studii sugerează că scăderea concentrației de oxigen ar putea să nu se datoreze unei pierderi uriașe de viață.
În urmă cu circa 600 de milioane de ani, concentrația oxigenului din atmosfera planetei noastre a ajuns la 21%. Această perioadă a istoriei coincide cu apariția complexității lucrurilor vii. Însă este dificil de spus în ce măsură oxigenul a jucat vreun rol.
Pe de o parte, astăzi oxigenul este indispensabil pentru eliberarea unei mari cantități de energie din hidrocarburi. Pe de altă parte, ordinea precisă a oxigenării și a primelor organisme complexe este discutabilă, făcând relația una oarecum complicată.
Își va pierde Pământul vreodată oxigenul?
Atâta timp cât Soarele strălucește, plantele înfloresc și fotosinteza funcționează, se pare că planeta noastră va avea întotdeauna o cantitate destul de decentă de oxigen în atmosfera sa. Dar acest echilibru nu este permanent.
În aproximativ un miliard de ani, radiația solară va fi suficient de puternică pentru a dezintegra dioxidul de carbon. Fără acest gaz, fotosinteza se va opri, iar oxigenul va scădea până la niveluri întâlnite doar în urmă cu miliarde de ani.
Sursa: Science Alert