Jak fosfor sprawił, że Ziemia nadaje się dziś do zamieszkania

Naukowcy odkryli, w jaki sposób fosfor, składnik niezbędny do fotosyntezy, obecny w starożytnych oceanach spowodował pierwszy znaczący wzrost zawartości tlenu w atmosferze Ziemi ponad 2 miliardy lat temu.

.W ramach nowego badania, naukowcy z University of Western Australia (UWA), wykorzystali dane dotyczące starożytnych skał węglanowych z modelowaniem w celu symulacji jak rozwijał się klimat na młodej Ziemi. Odkryli, że podczas wielkich zmian środowiskowych znanych jako Katastrofa tlenowa (Great Oxidation Event), poziom fosforu w oceanach i tlenu w atmosferze wzrastał i spadał jednocześnie. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Nature Communications”.

„Poprzez pobudzanie rozkwitu mikroorganizmów fotosyntetycznych, te fosfor przyspieszył proces pochłaniania węgla organicznego i umożliwił gromadzenie się tlenu w powietrzu, co stanowiło punkt zwrotny, który ostatecznie umożliwił powstanie złożonych form życia” – mówi Matthew Dodd z University of Western Australia.

Badacze przyjrzeli się bliżej fosforanowi łączącemu się z węglanami (carbonate-associated phosphate), który jest wskaźnikiem, ile tego związku było rozpuszczone w wodzie morskiej, i odkryli, że jego ilość pasuje do śladów izotopów węgla, które sygnalizują, ile węgla znajdowało się w środowisku.

Tysiące eksperymentów modelowych wykazało następnie, że przejściowy wzrost dostarczania fosforu do oceanów spowodował zarówno szybkie natlenienie, jak i charakterystyczne ślady izotopowe w zapisie skalnym.

„Tlen jest podstawą złożonego życia, a gdy poziom fosforu wzrósł we wczesnych oceanach, fotosynteza przyspieszyła. Gdy więcej węgla organicznego zostało pochłonięte, tlen mógł swobodnie gromadzić się w atmosferze i w ten sposób Ziemia wzięła swój pierwszy głęboki oddech” – tłumaczy Matthew Dodd.

Zdaniem naukowców nowe badanie dostarcza nowych informacji na temat tego jak powstał zrównoważony poziom tlenu na Ziemi, a także stanowi wskazówki dla astrobiologów, poszukujących życia we Wszechświecie.

.„Astronomowie coraz częściej traktują atmosfery bogate w tlen jako główny cel poszukiwań życia poza Ziemią, ale pierwiastek ten może w zasadzie powstać bez udziału organizmów. Identyfikując czynnik regulujący poziom różnych składników, który łączy oceany, biologię i atmosferę, oferujemy sprawdzalną, ścieżkę tworzenia i utrzymywania tlenu, co może teoretycznie wskazywać, że jakiś obcy świat jest zamieszkany. Nasze badanie pomoże również w wykrywaniu tlenu na planetach poza naszym Układem Słonecznym” – podsumowuje Matthew Dodd.

Oprac. EG