Μια πρόσφατη μελέτη από την ομάδα επιστημόνων της Ελβετικής Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Ζυρίχης υπό την ηγεσία του Jordon Hemingway αποκαλύπτει: τα αποθέματα άνθρακα στον αρχαίο ωκεανό ήταν πολύ μικρότερα από ό,τι θεωρούνταν προηγουμένως.
Οι ωκεανοί, για δισεκατομμύρια χρόνια, υπήρξαν όχι μόνο το λίκνο της ζωής αλλά και γιγάντιοι "θησαυροί" οργανικού άνθρακα.
Αυτός ο στοιχειώδης παράγοντας καθόριζε σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των οργανισμών όταν εμφανίζονταν οι εποχές των παγετώνων και πώς συσσωρευόταν το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
Μια πρόσφατη μελέτη από την ομάδα επιστημόνων της Ελβετικής Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Ζυρίχης υπό την ηγεσία του Jordon Hemingway αποκαλύπτει: τα αποθέματα άνθρακα στον αρχαίο ωκεανό ήταν πολύ μικρότερα από ό,τι θεωρούνταν προηγουμένως.
Πετρώματα-κόκκοι που κρύβουν την ιστορία
Ως "κάψουλες του χρόνου" οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ιδιαίτερα σχηματισμένα όιδια.
Σχηματικά, μοιάζουν με κόκκους άμμου, αλλά αναπτύσσονται με τον τρόπο του χιονισμένου σβώλου: τα θαλάσσια κύματα τα κυλούν στο βυθό και γύρω από τον πυρήνα τους σχηματίζονται νέες στιβάδες.
Στα στρώματα αυτά ενσωματώνονται μόρια άνθρακα, διατηρώντας την πληροφορία για εκατομμύρια χρόνια.
Η ομάδα του Hemingway ανέλυσε τις οργανικές ακαθαρσίες σε όϊδια ηλικίας μέχρι 1,65 δισεκατομμυρίων ετών.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι από το 1 δισεκατομμύριο μέχρι τα 541 εκατομμύρια χρόνια πριν, τα επίπεδα διαλυμένου οργανικού άνθρακα στον ωκεανό ήταν 90-99% χαμηλότερα από τα σημερινά.
"Τα αποτελέσματά μας έρχονται σε αντίθεση με όλες τις προηγούμενες υποθέσεις", δήλωσε ο καθηγητής Jordon Hemingway.
Αυτά τα ευρήματα αλλάζουν την παραδοσιακή κατανόηση της σχέσης του άνθρακα με την εξέλιξη της ζωής και τις παγετωνικές περιόδους.
Πώς ο άνθρακας εισέρχεται στους ωκεανούς
Ο άνθρακας στο θαλασσινό νερό υπάρχει σε διάφορες μορφές:
- CO₂ από την ατμόσφαιρα διαλύεται και μεταφέρεται με τα ρεύματα προς τα βάθη.
- Φυτοπλαγκτόν και βακτήρια χρησιμοποιούν το ηλιακό φως και το CO₂ για να συνθέσουν οργανικές ενώσεις.
- Μετά τον θάνατό τους, οι μικροοργανισμοί μετατρέπονται σε "θαλάσσιο χιόνι" — ροή σωματιδίων που μπορεί να φτάσει στον πυθμένα.
Εάν ο άνθρακας παραμείνει στον πυθμένα της θάλασσας, εξαιρείται από τον βιολογικό κύκλο για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ωστόσο, μέρος των μορίων αποσυντίθεται, σχηματίζοντας διαλυμένο οργανικό άνθρακα — μια "δεξαμενή" στην οποία ο άνθρακας είναι εκατοντάδες φορές περισσότερος από ό,τι σε ολόκληρη την ζωντανή μάζα του ωκεανού.
Καταστροφές από οξυγόνο και οι συνέπειές τους
Η φωτοσύνθεση όχι μόνο δημιουργούσε τα δομικά στοιχεία της ζωής, αλλά και εμπλούτιζε την ατμόσφαιρα με οξυγόνο.
Δύο "καταστροφές οξυγόνου" έγιναν καθοριστικά σημεία:
Η πρώτη, πριν από 2,4-2,1 δισεκατομμύρια χρόνια, επέτρεψε στα ζωντανά όντα να μάθουν να αναπνέουν οξυγόνο.
Η δεύτερη, περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια πριν, ανέβασε τα επίπεδα οξυγόνου στα σημερινά επίπεδα.
Και οι δύο εποχές συμπίπτουν με παγκόσμιες παγετώνες, όταν η Γη καλυπτόταν σχεδόν πλήρως από πάγο.
Νέα υπόθεση
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η πτώση του επιπέδου του άνθρακα στον αρχαίο ωκεανό σχετίζεται με την εμφάνιση μεγαλύτερων οργανισμών.
Τα απομεινάρια τους βυθίζονταν πιο γρήγορα, δημιουργώντας περισσότερο "θαλάσσιο χιόνι".
Αλλά λόγω έλλειψης οξυγόνου στις βαθύτερες περιοχές, αυτός ο άνθρακας δεν ανακυκλωνόταν, αλλά καθιζάνοταν στον πυθμένα. Μόνο όταν το οξυγόνο διείσδυσε στα βάθη, η ισορροπία άρχισε να αλλάζει και τα επίπεδα οργανικής ύλης ανέβηκαν στα σημερινά μεγέθη — περίπου 660 δισεκατομμύρια τόνοι.
"Χρειαζόμαστε νέες εξηγήσεις για το πώς συνδέονται οι παγετώνες, η πολύπλοκη ζωή και η αύξηση του οξυγόνου", εξήγησε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Nir Galili.
Βήμα-βήμα: πώς οι επιστήμονες μελετούν το παρελθόν
- Επιλέγουν δείγματα ορυκτών — σε αυτή την περίπτωση, όϊδια.
(σ.σ.: μικρούς στρογγυλούς κόκκους, οι οποίοι σχηματίζονται συνήθως στον πυθμένα των θαλασσών. Αυτοί οι κόκκοι αποτελούνται από πολλές λεπτές στρώσεις, οι οποίες σχηματίζονται γύρω από έναν πυρήνα, συνήθως από ένα μικρό κομμάτι άμμου ή κάποιο άλλο υλικό. Οι όϊδες μοιάζουν με μικρές μπάλες και η δημιουργία τους γίνεται μέσω της δράσης του νερού, το οποίο τους κυλάει στον βυθό και "συσσωρεύει" γύρω τους στρώσεις.
Και αν η ιστορία επαναληφθεί;
Σήμερα, οι ωκεανοί αντιμετωπίζουν ξανά έλλειψη οξυγόνου λόγω της παγκόσμιας θέρμανσης και της ρύπανσης.
Οι επιστήμονες προειδοποιούν: αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές παρόμοιες με εκείνες που συνέβησαν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν.
3 ενδιαφέροντα γεγονότα
Τα όϊδια είναι γνωστά στους γεωλόγους εδώ και πάνω από διακόσια χρόνια, αλλά ο ρόλος τους ως "αρχείο άνθρακα" αποκαλύφθηκε μόλις τώρα.
Τα αποθέματα διαλυμένου οργανικού άνθρακα στον ωκεανό ξεπερνούν την ποσότητα άνθρακα σε όλα τα χερσαία φυτά μαζί.
Οι ακραίοι παγετώνες της Γης κατά τη διάρκεια των καταστροφών οξυγόνου συχνά ονομάζονται "σενάριο του Χιονισμένου Σφαιριδίου".
Ιστορικό πλαίσιο
Τον 19ο αιώνα, οι επιστήμονες παρατήρησαν ανωμαλίες στις ιζηματογενείς πέτρες και υποψιάστηκαν την ύπαρξη αρχαίων βιοχημικών διαδικασιών.
Τον 20ο αιώνα, εμφανίστηκε η υπόθεση της "δεξαμενής άνθρακα", η οποία εξηγούσε την ανάπτυξη της ζωής.
Τώρα, ο 21ος αιώνας φέρνει νέες αποκαλύψεις: αποδεικνύεται ότι τα αποθέματα οργανικής ύλης ήταν πολύ μικρότερα απ' ό,τι πιστεύαμε και αυτό ακριβώς επέτρεψε στο οξυγόνο να παίξει τον καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη.
www.bankingnews.gr
Αυτός ο στοιχειώδης παράγοντας καθόριζε σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των οργανισμών όταν εμφανίζονταν οι εποχές των παγετώνων και πώς συσσωρευόταν το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
Μια πρόσφατη μελέτη από την ομάδα επιστημόνων της Ελβετικής Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Ζυρίχης υπό την ηγεσία του Jordon Hemingway αποκαλύπτει: τα αποθέματα άνθρακα στον αρχαίο ωκεανό ήταν πολύ μικρότερα από ό,τι θεωρούνταν προηγουμένως.
Πετρώματα-κόκκοι που κρύβουν την ιστορία
Ως "κάψουλες του χρόνου" οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ιδιαίτερα σχηματισμένα όιδια.
Σχηματικά, μοιάζουν με κόκκους άμμου, αλλά αναπτύσσονται με τον τρόπο του χιονισμένου σβώλου: τα θαλάσσια κύματα τα κυλούν στο βυθό και γύρω από τον πυρήνα τους σχηματίζονται νέες στιβάδες.
Στα στρώματα αυτά ενσωματώνονται μόρια άνθρακα, διατηρώντας την πληροφορία για εκατομμύρια χρόνια.
Η ομάδα του Hemingway ανέλυσε τις οργανικές ακαθαρσίες σε όϊδια ηλικίας μέχρι 1,65 δισεκατομμυρίων ετών.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι από το 1 δισεκατομμύριο μέχρι τα 541 εκατομμύρια χρόνια πριν, τα επίπεδα διαλυμένου οργανικού άνθρακα στον ωκεανό ήταν 90-99% χαμηλότερα από τα σημερινά.
"Τα αποτελέσματά μας έρχονται σε αντίθεση με όλες τις προηγούμενες υποθέσεις", δήλωσε ο καθηγητής Jordon Hemingway.
Αυτά τα ευρήματα αλλάζουν την παραδοσιακή κατανόηση της σχέσης του άνθρακα με την εξέλιξη της ζωής και τις παγετωνικές περιόδους.
Πώς ο άνθρακας εισέρχεται στους ωκεανούς
Ο άνθρακας στο θαλασσινό νερό υπάρχει σε διάφορες μορφές:
- CO₂ από την ατμόσφαιρα διαλύεται και μεταφέρεται με τα ρεύματα προς τα βάθη.
- Φυτοπλαγκτόν και βακτήρια χρησιμοποιούν το ηλιακό φως και το CO₂ για να συνθέσουν οργανικές ενώσεις.
- Μετά τον θάνατό τους, οι μικροοργανισμοί μετατρέπονται σε "θαλάσσιο χιόνι" — ροή σωματιδίων που μπορεί να φτάσει στον πυθμένα.
Εάν ο άνθρακας παραμείνει στον πυθμένα της θάλασσας, εξαιρείται από τον βιολογικό κύκλο για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ωστόσο, μέρος των μορίων αποσυντίθεται, σχηματίζοντας διαλυμένο οργανικό άνθρακα — μια "δεξαμενή" στην οποία ο άνθρακας είναι εκατοντάδες φορές περισσότερος από ό,τι σε ολόκληρη την ζωντανή μάζα του ωκεανού.
Καταστροφές από οξυγόνο και οι συνέπειές τους
Η φωτοσύνθεση όχι μόνο δημιουργούσε τα δομικά στοιχεία της ζωής, αλλά και εμπλούτιζε την ατμόσφαιρα με οξυγόνο.
Δύο "καταστροφές οξυγόνου" έγιναν καθοριστικά σημεία:
Η πρώτη, πριν από 2,4-2,1 δισεκατομμύρια χρόνια, επέτρεψε στα ζωντανά όντα να μάθουν να αναπνέουν οξυγόνο.
Η δεύτερη, περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια πριν, ανέβασε τα επίπεδα οξυγόνου στα σημερινά επίπεδα.
Και οι δύο εποχές συμπίπτουν με παγκόσμιες παγετώνες, όταν η Γη καλυπτόταν σχεδόν πλήρως από πάγο.
Νέα υπόθεση
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η πτώση του επιπέδου του άνθρακα στον αρχαίο ωκεανό σχετίζεται με την εμφάνιση μεγαλύτερων οργανισμών.
Τα απομεινάρια τους βυθίζονταν πιο γρήγορα, δημιουργώντας περισσότερο "θαλάσσιο χιόνι".
Αλλά λόγω έλλειψης οξυγόνου στις βαθύτερες περιοχές, αυτός ο άνθρακας δεν ανακυκλωνόταν, αλλά καθιζάνοταν στον πυθμένα. Μόνο όταν το οξυγόνο διείσδυσε στα βάθη, η ισορροπία άρχισε να αλλάζει και τα επίπεδα οργανικής ύλης ανέβηκαν στα σημερινά μεγέθη — περίπου 660 δισεκατομμύρια τόνοι.
"Χρειαζόμαστε νέες εξηγήσεις για το πώς συνδέονται οι παγετώνες, η πολύπλοκη ζωή και η αύξηση του οξυγόνου", εξήγησε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Nir Galili.
Βήμα-βήμα: πώς οι επιστήμονες μελετούν το παρελθόν
- Επιλέγουν δείγματα ορυκτών — σε αυτή την περίπτωση, όϊδια.
(σ.σ.: μικρούς στρογγυλούς κόκκους, οι οποίοι σχηματίζονται συνήθως στον πυθμένα των θαλασσών. Αυτοί οι κόκκοι αποτελούνται από πολλές λεπτές στρώσεις, οι οποίες σχηματίζονται γύρω από έναν πυρήνα, συνήθως από ένα μικρό κομμάτι άμμου ή κάποιο άλλο υλικό. Οι όϊδες μοιάζουν με μικρές μπάλες και η δημιουργία τους γίνεται μέσω της δράσης του νερού, το οποίο τους κυλάει στον βυθό και "συσσωρεύει" γύρω τους στρώσεις.
Αυτοί οι κόκκοι είναι χρήσιμοι για τους γεωλόγους γιατί μπορούν να περιέχουν οργανικό υλικό ή άλλα στοιχεία που βοηθούν στην ανασύνθεση πληροφοριών για το παρελθόν, όπως τη συγκέντρωση του οργανικού άνθρακα στους ωκεανούς.)
- Χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία, προσδιορίζουν την περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα.
- Συγκρίνουν τα δεδομένα διαφορετικών γεωλογικών περιόδων.
- Δημιουργούν μοντέλα για να εξηγήσουν τη σύνδεση βιοχημικών και κλιματικών διεργασιών.
Και αν η ιστορία επαναληφθεί;
Σήμερα, οι ωκεανοί αντιμετωπίζουν ξανά έλλειψη οξυγόνου λόγω της παγκόσμιας θέρμανσης και της ρύπανσης.
Οι επιστήμονες προειδοποιούν: αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές παρόμοιες με εκείνες που συνέβησαν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν.
3 ενδιαφέροντα γεγονότα
Τα όϊδια είναι γνωστά στους γεωλόγους εδώ και πάνω από διακόσια χρόνια, αλλά ο ρόλος τους ως "αρχείο άνθρακα" αποκαλύφθηκε μόλις τώρα.
Τα αποθέματα διαλυμένου οργανικού άνθρακα στον ωκεανό ξεπερνούν την ποσότητα άνθρακα σε όλα τα χερσαία φυτά μαζί.
Οι ακραίοι παγετώνες της Γης κατά τη διάρκεια των καταστροφών οξυγόνου συχνά ονομάζονται "σενάριο του Χιονισμένου Σφαιριδίου".
Ιστορικό πλαίσιο
Τον 19ο αιώνα, οι επιστήμονες παρατήρησαν ανωμαλίες στις ιζηματογενείς πέτρες και υποψιάστηκαν την ύπαρξη αρχαίων βιοχημικών διαδικασιών.
Τον 20ο αιώνα, εμφανίστηκε η υπόθεση της "δεξαμενής άνθρακα", η οποία εξηγούσε την ανάπτυξη της ζωής.
Τώρα, ο 21ος αιώνας φέρνει νέες αποκαλύψεις: αποδεικνύεται ότι τα αποθέματα οργανικής ύλης ήταν πολύ μικρότερα απ' ό,τι πιστεύαμε και αυτό ακριβώς επέτρεψε στο οξυγόνο να παίξει τον καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών