اگر آتشفشان ها نبودند، حیاتی هم نبود
فعل و انفعالات آتشفشانی، جو مملو از دی‌اکسید کربن را به جو سرشار از اکسیژن لازم برای زیست تبدیل کرد
آرزو کیهان
گروه علم و فناوری
هوا و اکسیژنی که ناخودآگاه و کاملا طبیعی وارد ریه‌های مان می‌شود، عملاً لازمه حیات ماست و احتمالاً نمی‌توانیم تصور کنیم که زمانی روی کره زمین، هیچ اثری از اکسیژن نبوده است. اما اگر به گذشته‌های بسیار دور یعنی حدود 3 میلیارد سال قبل سفری داشته باشیم، می‌بینیم در آن زمان، تقریباً هیچ اکسیژنی در زمین وجود نداشته و به همین دلیل زندگی روی این سیاره عملاً امکان‌پذیر نبوده است. ولی چگونه همه چیز تغییر کرد و زمین به محلی برای حیات بشر تبدیل شد؟
تسریع اکسیژن‌سازی
تحقیقات جدید دانشمندان علوم زمین‌شناسی توکیو نشان می‌دهد فعالیت‌های آتشفشانی در میلیاردها سال قبل، پیش‌زمینه ایجاد یک جو غنی از اکسیژن بوده؛ اکسیژنی که حیات روی زمین به آن وابسته است. در واقع یافته‌های پژوهشگران نشان می‌دهد فعالیت‌های آتشفشانی، شرایط را به گونه‌ای تغییر داده‌اند که اکسیژن‌سازی تسریع و جو زمین از اکسیژن غنی شده است.
به اعتقاد این گروه، عملاً فعالیت‌های آتشفشانی زمینه‌ساز افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌هایی شده است که قادر به انجام فتوسنتز بوده‌اند و همین موضوع میزان اکسیژن جو زمین را غنی کرده است تا این سیاره به محلی مطلوب برای زندگی تبدیل شود.
فتوسنتز میکروارگانیسم‌ها
پروفسور«اییچی تاجیکا» از گروه علوم زمین‌شناسی دانشگاه توکیو در این‌باره می‌گوید:«فعالیت میکروارگانیسم‌ها در اقیانوس‌های زمین، نقش محوری در تکامل میزان اکسیژن جو داشته است. با این حال همچنان در مطالعات خود با اما و اگرهایی مواجه شدیم. از نگاه ما، فعالیت میکروارگانیسم‌ها، بلافاصله منجر به اکسیژن‌سازی جو نشده زیرا در آن زمان، مقدار مواد مغذی همچون فسفات در اقیانوس‌ها محدود بوده است. ما با مطالعه فسیل‌های سنگی باستانی به اکتشافات جالبی دست یافته‌ایم که ممکن است تاریخ اولین لحظات زمین را بازتعریف کند.»
اطلاعات فسیل 3.7 میلیارد ساله
وی افزود:«مطالعات ما نشان می‌دهد ابتدا فعالیت‌های آتشفشانی در مقیاس بزرگ باعث افزایش سطح دی‌اکسید کربن در جو شده که این موضوع آب و هوا را گرم کرده است. آب و هوای گرم‌تر به معنای افزایش میزان مواد مغذی عرضه شده در اقیانوس بوده و به این ترتیب مواد مغذی بیشتر در اقیانوس‌ها، منجر به زندگی دریایی گسترده‌تر شده است. در نهایت هم مجموع این موارد، افزایش موقت اکسیژن اتمسفر را به دنبال داشته است.»به گفته وی، محققان با بررسی بیشتر ایزوتوپ‌های نیتروژن در استروماتولیت‌ها (سنگ‌های رسوبی لایه‌لایه که بر اثر گسترش لایه‌های میکروارگانیسم‌های فتوسنتزی ایجاد شده است)، دریافتند در هر فوران آتشفشانی، مواد معدنی و مغذی به شکل رسوب در دل اقیانوس‌ها فرو رفته و محیطی عالی برای رشد میکروبی و میکروارگانیسم‌ها فراهم کرده است. این میکروارگانیسم‌ها به نوبه خود تجمع تدریجی اکسیژن در یک دوره طولانی را به وجود آورده است. سن برخی از استروماتولیت‌های فسیل شده به 3.7 میلیارد سال می‌رسد که نشان از شواهدی از زندگی روی زمین دارد.
تبدیل دی‌اکسید کربن به اکسیژن
به اعتقاد این دانشمندان، جو زمین از حدود ۲.۵ میلیارد سال پیش به دلیل افزایش نسبتاً سریع میکروارگانیسم‌هایی که قادر به انجام فتوسنتز بوده‌اند، غنی از اکسیژن شده است. محققان دراین‌باره، مکانیسمی را ارائه داده‌اند که رویدادهای پیش‌نیاز اکسیژن‌سازی یا «نفس‌ها» را توضیح می‌دهد.
بر اساس نظریه علمی، رویداد بزرگ اکسیژن‌سازی
(Great Oxidation Event) (GOE) به احتمال زیاد به دلیل گسترش میکروارگانیسم‌هایی بوده که از شرایط مساعد استفاده کرده‌اند. همچنین گفته می‌شود بخشی از شکل‌گیری اکسیژن در زمین، به پدیده عوامل زیستی بازمی‌گردد. پیش از این، پژوهش‌های زمین‌شناسی، شیمیایی و ایزوتوپی، تاریخ این دگرگونی بزرگ را نزدیک به دو میلیارد و سیصد میلیون سال قبل نشان می‌داد، اما اکنون بررسی فسیل‌های باستانی، مدل دیگری از شکل‌گیری اکسیژن را نشان می‌دهد. به عبارتی، فعل و انفعالات آتشفشانی، جو غنی از دی‌اکسید کربن را به جو سرشار از اکسیژن تبدیل کرده و پس از آن فراوانی اکسیژن زمینه‌ساز حیات روی کره زمین شده است.
دانشمندان معتقدند همچنین به لطف بسیاری از رویدادها همچون انقراض دسته‌جمعی برخی گونه‌ها، جو لازم برای رشد سریع و افزایش تولید اکسیژن در اختیار میکروارگانیسم‌هایی قرار گرفت که قادر به انجام فتوسنتز بودند. به همین دلیل سرعت تبدیل دی‌اکسید کربن به اکسیژن افزایش یافت و این فراوانی، بتدریج حیات پیچیده روی زمین را شکل داد.
پژوهشگران ژاپنی با آشکار شدن ارتباط بین میکروب‌ها و فوران آتشفشانی در تلاشند به بینش‌های جدیدی در مورد نیروهای محرک تاریخ تکامل زمین پی ببرند که چطور با اکسیژن، زندگی انسان و دیگر حیوانات دستخوش تحولی بزرگ شد.
