Dünya'nın dönüşünün yavaşlaması oksijen dalgalanmasına neden oldu

İşte Dünya'nın oksijen bakımından zengin bir gezegene nasıl dönüştüğüne dair yeni bir görüş: Gezegenimizin dönüşü yavaşladıkça, mikroplar atmosfere oksijen salınımını hızlandıran daha uzun güneş ışığıyla yıkandı.

Nefes alabiliyoruz, çünkü milyarlarca yıl önce, yoğun siyanobakteri yığınları - dünyadaki ilk yaşam – fotosentezin bir yan ürünü olarak oksijeni salmayı başladı. Ancak bilim insanları, Dünya'yı düşük oksijenli bir gezegenden karmaşık organizmaların evrimleşebileceği ve çeşitlenebileceği oksijen bakımından zengin bir gezegene dönüştüren iki dönüştürücü oksijenlenme olayını neyin tetiklediğini hâlâ tam olarak bilmiyorlar.

Şimdi, araştırmacılar mikrobiyal olarak üretilen oksijenin salınımını teşvik edebilecek önemli bir faktör belirlediler: Yaklaşık 2,4 milyar yıl önce başlayan Dünya'nın dönüşündeki yavaşlamalar. Dünya yeni doğmuş bir gezegenken daha hızlı dönüyordu, sadece birkaç saat içinde bir günü tamamlıyordu, ancak yüz milyonlarca yıl boyunca dönüş yavaşlandı. Yeni bir araştırmaya göre, bir günün uzunluğu belirli bir eşiğe ulaştığında - muhtemelen bu önemli oksijenlenme dönemlerinde - daha uzun güneş ışığı, daha fazla oksijen molekülünün yüksek konsantrasyonlu alanlardan (bakteri yığınlarının içinde) daha düşük konsantrasyonlu alanlara (atmosfer) atlamasını sağlamış olabilir.

Bilim insanları yakın zamanda Huron Gölü'nün dibindeki bir çukurda bu bağlantıya dair ipuçları buldular. Amerika Birleşik Devletleri'nde Michigan ve Kanada'da Ontario ile sınırlanan Huron Gölü, Dünya’nın en büyük tatlı su göllerinden biridir. Gölün Orta Ada Çukuru 300 feet (91 metre) çapındadır ve yüzeyin yaklaşık 80 feet (24 m) altındadır. Orada, kükürt bakımından zengin su, Dünya'nın en eski bakteri formlarında olduğu gibi, düşük oksijenli bir ortamda gelişen renkli mikropları besler.

Çukurun soğuk derinliklerinde iki tür mikrop yaşar: Fotosentez yoluyla oksijen üreten güneş ışığı arayan mor siyanobakteriler ve kükürt tüketen ve bunun yerine sülfat salgılayan beyaz bakteriler. Mikroplar, sabah ve akşam saatlerinde mor komşularını kaplayan kükürt yiyen bakterilerle gün boyunca pozisyon için jokeylik yapmakta ve mor mikropların güneşe erişimini engellemektedir. Bununla birlikte, gün ışığı en güçlü olduğunda, beyaz mikroplar ışıktan kaçınır ve çukurun daha derinlerine göç eder, mor siyanobakterileri açıkta bırakır ve böylece fotosentez yapılabilir ve oksijen salınabilir.

Araştırmacılar, çalışmada, milyarlarca yıl önce mikrop toplulukları arasında benzer rekabetler olabileceğini, oksijen üreten bakterilerin güneş ışığına maruz kalmalarının mikrobiyal komşuları tarafından engellendiğini yazdılar. Sonra, Dünya'daki günler uzadıkça, oksijen yapıcılar güneş ışığında daha fazla zaman kazandılar ve atmosfere daha fazla oksijen saldılar.

Almanya, Bremen'deki Max Planck Deniz Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden araştırma bilimcisi judith Klatt, "Işık dinamikleri ile oksijen salınımı arasında temel bir bağlantı olduğunu ve bu bağlantının moleküler difüzyon fiziğine topraklanmış olduğunu fark ettik," dedi.

Klatt, Live Science'a gönderdiği e-postada, "Daha kısa bir gün, saatte aynı miktarda oksijen üretilse bile, bir yığından daha az oksijenin kaçmasını sağlar." dedi.

Göller iklim değişikliği nedeniyle oksijen kaybediyor

Şimdi, Dünya her 24 saatte bir ekseninde tam bir dönüşü tamamlıyor, ancak 4 milyar yıldan daha uzun bir süre önce, araştırmacılara göre bir gün sadece altı saat sürüyordu. Milyarlarca yıl boyunca, Dünya'nın Ay ile devam eden dansı, gelgit sürtünmesi olarak bilinen bir süreçle gezegenin dönüşünü yavaşlattı. Dünya döndükçe, Ay’ın (ve Güneş’in) çekimi Dünya okyanuslarını çeker. Michigan Üniversitesi Edebiyat, Bilim ve Sanat Koleji'nde Yer ve Çevre Bilimleri bölümünde profesör olan çalışmanın ortak yazarı Brian Arbiç, bunun denizleri dünya merkezinden uzaklaşarak enerjiyi dönüşten uzaklaştırıp yavaşlatmaları için uzattığını söyledi.

Bu yavaşlama küçüktür, ancak yüz milyonlarca yıl boyunca gün ışığı saatlerine ek gün ışığı ekledi; Arbiç, Live Science'a gönderdiği e-postada, yavaşlamanın bugün de devam ettiğini söyledi.

Arbiç, "Gelgit sürtünmesi dönme hızını yavaşlatmaya devam ediyor - günler jeolojik zaman içinde uzamaya devam edecek." dedi.

Dünya'nın çekirdeği dengesiz bir şekilde büyüyor

Araştırmacılar, gün uzunluğu ve oksijenin mikrobiyal paspaslardan kaçtığını gösteren senaryoları modellediler. Modellerini Middle Island Sinkhole'dan örneklenen rakip mikrobiyal yığınların analiziyle karşılaştırdıklarında, tahminlerinin doğrulandığını buldular: Fotosentez bakterileri günler daha uzun olduğunda daha fazla oksijen saldı.

Bunun nedeni mikropların daha fazla fotosentez yapmalarından değildi. Bunun yerine, Bremen'deki Leibniz Tropikal Deniz Araştırmaları Merkezi'nde araştırma bilimcisi olan çalışma ortak yazarı Arjun Chennu, daha uzun Güneş ışığının tek bir günde yığınlardan daha fazla oksijen kaçtığı anlamına geldiğini söyledi.

Chennu yaptığı açıklamada, "Güneş ışığından oksijen salınımının bu ince şekilde birebiri mekanizmanın merkezinde yer alıyor" dedi.

Smithsonian Çevre Araştırma Merkezi'ne göre, Dünya atmosferi yaklaşık 4,6 milyar yıl önce gezegenin oluşup soğumasının ardından şekillendi ve çoğunlukla hidrojen sülfit, metan ve karbondioksit (CO2) içeriyordu - bugün atmosferde bulunan karbondioksit miktarının 200 katı kadar.

Bunların hepsi yaklaşık 2,4 milyar yıl önceki Büyük Oksidasyon Olayı'nın (GOE) ardından, yaklaşık 2 milyar yıl sonra Neoproterozoik Oksitlenme Olayı'nın ardından değişti ve atmosferik oksijeni bugünkü yaklaşık % 21 seviyesine çıkardı. Bu iki oksitlenme olayı daha önce fotokintez yapan siyanobakterilerin aktivitesiyle bağlantılıydı ve bu yeni kanıt, başka bir faktörün Dünya'da gündüz olabileceğini gösteriyor. Klatt, "daha önce büyük ölçüde koşulsuz bir faktör" - mikrobiyal yığınlardan daha fazla oksijen salınımını tetikleyecek kadar uzun hâle geliyor, daha önce önerilen diğer oksitlenme sürücüleriyle paralel olarak çalışıyor." dedi.

Bulgular 2 Ağustos'ta Nature Geoscience dergisinde yayınlandı.