Araştırma: Oksijen dünyaya bu beklenmedik kaynaktan gelmiş olabilir

Nature Geoscience dergisinde yayınlanan bir araştırma, Dünya'nın ilk oksijeninin, Dünya'nın kabuğunun hareketi ve yıkımı yoluyla tektonik bir kaynaktan geldiğini söylüyor.

Çalışma, 2,8 ila 2,5 milyar yıl önceki Neoarchean dönemine kadar oksijenin neredeyse bulunmadığını belirtti. Çalışma, atmosferin yüzde yirmi birinin bu hayat veren elementten oluştuğunu belirtiyor.

İşte Oksijenin nereden geldiğini anlamak için çalışmadan kesitler

Archean eon, 2,5 milyar yıl öncesinden dört milyar yıl öncesine kadar gezegenimizin tarihinin üçte birini temsil eder. Bu dönemde Dünya'nın önemli bir yönü tektonik aktiviteydi.

Modern Dünya'da, baskın tektonik aktiviteye levha tektoniği denir; burada okyanus kabuğu - Dünya'nın okyanusların altındaki en dış katmanı - dalma bölgeleri adı verilen yakınsama noktalarında Dünya'nın mantosuna (Yer kabuğu ile çekirdeği arasındaki alan) batar.

Modern yitim zonlarının bir özelliği de oksitlenmiş magmalarla ilişkileridir. Bu magmalar, oksitlenmiş tortular ve dip suları - okyanus tabanına yakın soğuk, yoğun su - Dünya'nın mantosuna girdiğinde oluşur. Bu, yüksek oksijen ve su içeriğine sahip magmalar üretir.

Neoarchean magmatik kayaçlarında bu tür magmaların tanımlanması, yitim ve levha tektoniğinin 2,7 milyar yıl önce meydana geldiğine dair kanıt sağlayabilir.

Winnipeg, Manitoba'dan uzak doğu Quebec'e kadar 2000 km boyunca uzanan en büyük korunmuş Archean kıtası olan Superior Eyaletinin Abitibi-Wawa alt bölgesinden 2750 ila 2670 milyon yıllık granitoid kaya örneklerini topladık. Bu, Neoarchean döneminde üretilen magmaların oksidasyon seviyesini araştırmamıza izin verdi.

Magma veya lavın soğuması ve kristalleşmesiyle oluşan bu magmatik kayaçların oksidasyon durumunu ölçmek zordur. Kristalleşme sonrası olaylar, bu kayaları daha sonraki deformasyon, gömme veya ısıtma yoluyla değiştirmiş olabilir.

Biz de bu kayaçlardaki zirkon kristallerinde bulunan mineral apatite bakmaya karar verdik. Zirkon kristalleri, kristalleşme sonrası olayların yoğun sıcaklık ve basınçlarına dayanabilir. Başlangıçta oluştukları ortamlar hakkında ipuçlarını koruyorlar ve kayaların kendileri için kesin yaşlar veriyorlar.

Genişliği 30 mikrondan daha küçük olan küçük apatit kristalleri - bir insan derisi hücresinin boyutu - zirkon kristallerinde tutulur. Kükürt içerirler. Apatitteki kükürt miktarını ölçerek, apatitin oksitlenmiş bir magmadan büyüyüp gelişmediğini tespit edebiliriz.

Gelişmiş Foton Kaynağı senkrotronunda X-ışını Absorpsiyon Yakın Kenar Yapısı Spektroskopisi (S-XANES) adı verilen özel bir teknik kullanarak orijinal Archean magmasının oksijen fugasitesini - ki bu esasen içindeki serbest oksijen miktarıdır - başarıyla ölçebildik. Illinois'deki Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda.

Başlangıçta sıfır civarında olan magma kükürt içeriğinin 2705 milyon yıl civarında milyonda 2000 parçaya yükseldiğini bulduk. Bu, magmaların kükürt açısından daha zengin hale geldiğini gösterdi. Ek olarak, apatitte bir tür kükürt iyonu olan S6+'nın baskınlığı, kükürdün oksitlenmiş bir kaynaktan geldiğini ve konakçı zirkon kristallerinden gelen verilerle uyuştuğunu ileri sürdü.

Bu yeni bulgular, oksitlenmiş magmaların 2,7 milyar yıl önce Neoarchean döneminde oluştuğunu gösteriyor. Veriler, Archean okyanus rezervuarlarında çözünmüş oksijen eksikliğinin, yitim bölgelerinde kükürt bakımından zengin, oksitlenmiş magmaların oluşumunu engellemediğini göstermektedir. Bu magmalardaki oksijen başka bir kaynaktan gelmiş olmalı ve sonunda volkanik patlamalar sırasında atmosfere salınmıştır.

Bu oksitlenmiş magmaların oluşumunun, Superior Eyaletindeki ve Yilgarn Craton'daki (Batı Avustralya) büyük altın mineralizasyon olaylarıyla ilişkili olduğunu bulduk ve bu, oksijen açısından zengin bu kaynaklar ile küresel birinci sınıf cevher yatağı oluşumu arasında bir bağlantı olduğunu gösterdi.

Bu oksitlenmiş magmaların etkileri, erken Dünya jeodinamiği anlayışının ötesine geçer. Daha önce, okyanus suyu ve okyanus tabanı kayaları veya tortuları olmadığında, Archean magmalarının oksitlenemeyeceği düşünülüyordu.

Kesin mekanizma belirsiz olsa da, bu magmaların oluşumu, okyanus suyunun gezegenimize yüzlerce kilometre götürüldüğü batma sürecinin serbest oksijen ürettiğini gösteriyor. Bu daha sonra üstteki mantoyu oksitler.

Çalışmamız, Archean yitiminin, Dünya'nın oksijenlenmesinde, 2,7 milyar yıl önceki erken oksijen esintilerinde ve ayrıca atmosferik oksijende yüzde iki artışa işaret eden Büyük Oksidasyon Olayında hayati, öngörülemeyen bir faktör olabileceğini gösteriyor. 2.32 milyar yıl önce.

Bildiğimiz kadarıyla, Dünya, güneş sisteminde - geçmişte veya günümüzde - plaka tektoniği ve aktif yitim ile tek yerdir. Bu, bu çalışmanın gelecekte diğer kayalık gezegenlerdeki oksijen eksikliğini ve nihayetinde yaşamı kısmen açıklayabileceğini düşündürmektedir.