Oxygen Rocks: ภูเขาไฟกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงชั้นบรรยากาศในช่วงต้น

Oxygen Rocks: ภูเขาไฟกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงชั้นบรรยากาศในช่วงต้น

โลกอายุน้อยช่วยค้ำจุนสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เพียงน้อยนิดจนกระทั่งชั้นบรรยากาศได้รับออกซิเจนในปริมาณที่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของไซยาโนแบคทีเรียหรือที่เรียกว่าสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ซึ่งผลิตออกซิเจนโดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์โต้แย้งว่าออกซิเจนไม่สามารถสร้างขึ้นในชั้นบรรยากาศได้ จนกว่าจะมีกลไกทางธรณีวิทยาที่สำคัญเกิดขึ้นและกำหนดฉากสำหรับการเพิ่มขึ้นของรูปแบบชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น

จากการเชื่อมโยงองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศ

เข้ากับคุณสมบัติทางเคมีของหินโบราณประเภทต่างๆ นักธรณีวิทยาได้อนุมานว่าโลกได้เปลี่ยนจากโลกที่ปราศจากออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ไปสู่อุดมด้วยออกซิเจนเมื่อ 2.4 พันล้านถึง 2.5 พันล้านปีก่อน(SN: 1/24/04, p. 61 ) แต่บันทึกฟอสซิลแสดงให้เห็นว่าไซยาโนแบคทีเรียมีอยู่เมื่อประมาณ 2.7 พันล้านปีก่อน ทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าเหตุใดการผลิตออกซิเจนโดยแบคทีเรียเหล่านี้เป็นเวลา 200 ล้านถึง 300 ล้านปีจึงไม่เกิดการสะสมของก๊าซ

Lee Kump แห่ง Pennsylvania State University ใน University Park กล่าวว่า คำตอบคือในช่วงเวลานั้น มหาสมุทรและผืนดินของโลกทำหน้าที่เป็น “อ่างเก็บสารเคมี” ที่ดูดซับออกซิเจนได้เร็วพอๆ กับที่ไซยาโนแบคทีเรียผลิตขึ้น ในที่สุดสิ่งที่ยอมให้ออกซิเจนสะสมในอากาศคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งและธรรมชาติของภูเขาไฟในวงกว้าง Kump และ Mark Barley แห่งมหาวิทยาลัยเวสเทิร์นออสเตรเลียในเมืองเพิร์ทเสนอในNature เมื่อวัน ที่ 30 สิงหาคม หลังจากตรวจสอบข้อมูลทางธรณีวิทยาเกี่ยวกับองค์ประกอบ อายุ และผลพลอยได้จากภูเขาไฟในยุคต่างๆ นักวิจัยสรุปว่าเมื่อประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อน มีการเปลี่ยนแปลงโดยทั่วไปจากภูเขาไฟใต้น้ำเป็นภูเขาไฟบนบก

การเปลี่ยนแปลงนี้ตามมาด้วยการเพิ่มขึ้นของบรรยากาศ

ที่อุดมด้วยออกซิเจนนั้นไม่ใช่เรื่องบังเอิญ Kump กล่าว การวิเคราะห์ของเขาและบาร์เลย์แสดงให้เห็นว่าหินของ Archean eon ซึ่งมีอายุมากกว่า 2.5 พันล้านปีก่อตัวขึ้นเมื่อมีก๊าซเช่นไฮโดรเจนซัลไฟด์และมีเทนอยู่มากมาย ภูเขาไฟใต้น้ำซึ่งการปะทุไม่ได้มีอุณหภูมิสูงเท่ากับภูเขาไฟที่อยู่เหนือน้ำ พ่นก๊าซเหล่านั้นออกมาอย่างล้นหลาม ทั้งในมหาสมุทรและในชั้นบรรยากาศ ก๊าซที่ทำปฏิกิริยาเหล่านี้สร้างสภาวะที่ “ต้องการออกซิเจน” Kump กล่าว ป้องกันไม่ให้ก๊าซนั้นสะสมตัว

การเริ่มต้นของมหายุคถัดไปที่เรียกว่า Proterozoic นั้นถูกทำเครื่องหมายด้วยการเปลี่ยนแปลงของชั้นหินที่ทำให้เปลือกโลกหนาขึ้นและเบาลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง “การพัฒนาของทวีปขนาดใหญ่ที่มั่นคง” Kump กล่าว ด้วยอุณหภูมิที่ปะทุสูงขึ้น ภูเขาไฟในทวีปที่กำลังปะทุเหล่านี้จะปล่อยก๊าซ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง ก๊าซเหล่านี้ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในทันที Kump กล่าว ซึ่งจะทำให้มันสะสมตัวได้

การย้ายไปสู่ชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนคือ “เหตุการณ์ของระบบโลก” กัมพ์กล่าว “สะท้อนถึงการทำงานร่วมกันระหว่างปัจจัยทางชีวภาพและปัจจัยที่ไม่ใช่ชีวภาพ”

ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา

สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล

ติดตาม

นักธรณีเคมี Tim Lyons จาก University of California, Riverside ผู้เขียนบทบรรณาธิการที่มาพร้อมกับการศึกษาใหม่กล่าวว่า “Kump และ Barley ได้รวบรวมข้อโต้แย้งเกี่ยวกับเปลือกโลกที่สง่างามจริงๆ” ปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศที่แกว่งขึ้นและลงอาจนำหน้าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากภูเขาไฟไปสู่โลกที่เสถียรและอุดมด้วยออกซิเจน Lyons กล่าวเสริม

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง