Megvan, hogyan kerülhetett oxigén a Föld légkörébe

A Kilauea vulkán lángoló lávafolyama ömlik az óceánba a Hawaii-szigeteken. Kép: MTI/EPA/USGS/Tim Orr

A mai ismeretek szerint oxigén nélkül lehetetlen lenne az élet a Földön. Az első 1,5 milliárd évben még nem létezett a bolygón olyan oxigén, mely nem kémiai kötésben fordult elő. Ez a 3-2,4 milliárd évvel ezelőtti időszakban változott meg – vagyis viszonylag hirtelen -, amikor először bukkant fel szabad oxigén az óceánokban, majd a légkörben.

Klaus Mezger, a Berni Egyetem és Matthijs Smit, a University of British Columbia munkatársai ősi üledékrétegekben találtak arra utaló bizonyítékokat, hogyan történhetett a „nagy oxigénfelhalmozódás eseménye”. A kutatók eredményeikről a Nature Geoscience című tudományos lapban számoltak be.

Már három milliárd évvel ezelőtt is végeztek fotoszintézist cianobaktériumok és ezzel termeltek szabad oxigént, ez azonban közvetlenül reakcióba lépett más elemekkel. „A földkéreg akkoriban még nagyon bazaltos, ezáltal két vegyértékű vas- és magnéziumionokban gazdag volt” – fejtette ki Mezger. Ezek az anyagok porladás és mállás révén bejutottak az óceánokba és reakcióba léptek a cianobaktériumok által termelt oxigénnel.

A több milliárd éves üledékrétegek kémiai adataiból a kutatók megállapították, hogy a nagy oxigénfelhalmozódás idején megváltozott a Föld köpenyének összetétele. „A kéreg gránitossá vált, kevesebb kétvegyértékű iont, elsősorban kevesebb vasat tartalmazott, melyek korábban megkötötték az oxigént. Ezáltal a tengerekben felhalmozódott a szabad oxigén, majd a vizek telítődtek és az oxigén végül a légkörbe jutott” – fejtette ki Mezger.

„Régóta élt a feltételezés, hogy a folyamatban szerepet játszhatott a földkéreg összetételének változása, de most először tudtuk módszereinkkel alátámasztani” – mondta a berni szakértő.

Az ötlet Smittől származott, aki felvetette, hogy az üledékben lévő króm és urán mennyiségének viszonyából lehetne levonni a következtetést a földkéreg bazaltban vagy gránitban gazdag összetételére. „Króm gyakorlatilag csak a bazaltban, urán szinte csak a gránitban fordul elő. Az akkori földkéreg ma már nem létezik, így nem tudjuk közvetlenül elemezni. Az üledék azonban annak leképezése, és annak korát pontosan meg tudjuk határozni” – fejtette ki Mezger.

Az, hogy miként következtek be a földkéreg változásai, a geológia egyik nagy kérdése. Valószínűleg szerepet játszott ebben a lemeztektonika, amely révén víz jutott a földköpenybe.