Vài năm qua đã chứng kiến sự bùng nổ của những khám phá ngoại hành tinh. Một số trong những thế giới đó nằm trong khu vực mà chúng ta cho là khu vực có thể ở được, ít nhất là trong các quan sát sơ bộ. Nhưng có bao nhiêu trong số chúng sẽ có bầu khí quyển giàu oxy hỗ trợ sự sống trong cùng một mạch với Trái đất?
Một nghiên cứu mới cho thấy bầu khí quyển dễ thở có thể không hiếm như chúng ta nghĩ trên các hành tinh lâu đời như Trái đất.
Trái đất mất một thời gian dài để phát triển bầu không khí oxy mà chúng ta đang tận hưởng bây giờ. Cho đến khoảng 2,4 tỷ năm trước, hành tinh của chúng ta có ít oxy hơn trong bầu khí quyển và đại dương. Tất cả đã thay đổi khi một sự kiện oxy hóa lớn diễn ra; đầu tiên trong số ba hình thành Trái đất.
Mô hình ba bước của quá trình oxy hóa Earth Earth được hiểu và chấp nhận rộng rãi, mặc dù nó không phải là không có tranh cãi. Mô hình này phác thảo ba sự thay đổi lớn trong lịch sử Trái đất, với mỗi lần thay đổi đáng kể bầu khí quyển Trái đất bằng cách thêm nhiều oxy hơn.
Ba sự kiện là:
- Sự kiện oxy hóa vĩ đại xảy ra khoảng 2,4 tỷ năm trước trong kỷ nguyên Paleoproterozoi. Trong sự kiện này, oxy sinh học được tích lũy trong đại dương và khí quyển, có khả năng dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt ban đầu.
- Sự kiện oxy hóa Neoproterozoi đã chứng kiến sự gia tăng đáng kể nồng độ oxy và trước vụ nổ Cambrian khoảng 540 triệu năm trước.
- Sự kiện oxy hóa Paleozoi đã xảy ra khoảng 400 triệu năm trước và chứng kiến oxy đạt mức hiện tại khoảng 21%.
Lịch sử oxy hóa Trái đất rất phức tạp. Đó là một tiến trình tuyến tính. Lúc đầu, oxy được tạo ra như một sản phẩm phụ thải bởi các dạng sống và phần lớn được hấp thụ bởi lớp vỏ Trái đất. Oxy có tính phản ứng cao và nó hình thành tất cả các loại hợp chất với các nguyên tố khác và bị khóa trong lớp vỏ. Cụ thể, nó đã phản ứng với sắt để tạo ra oxit sắt trong hồ sơ địa chất, một trong những chỉ số tốt nhất của chúng ta khi oxy đi vào khí quyển.
Có rất nhiều cuộc tranh luận xung quanh mô hình này. Theo một sự hiểu biết về mô hình, vi khuẩn quang hợp trong đại dương đã tạo ra phần lớn oxy. Sau đó, các hành tinh trên đất liền xuất hiện hàng trăm triệu năm sau đó, làm tăng mức oxy trở lại. Ngoài ra còn có bằng chứng cho thấy kiến tạo mảng và các vụ phun trào núi lửa khổng lồ đóng một vai trò.
Một bài báo của các tác giả của nghiên cứu mới này cho biết mô hình này ngụ ý rằng một mức độ may mắn nhất định là cần thiết để tạo ra một thế giới giàu oxy. Nếu một vụ phun trào núi lửa đã xảy ra, hoặc một loại sinh vật nào đó đã phát triển, thì oxy có thể bị ngưng trệ ở mức độ thấp.
Nhưng có lẽ đó không phải là trường hợp.
Nghiên cứu mới của họ có tiêu đề Oxy Bước trái đất oxy hóa là một thuộc tính vốn có của chu trình hóa sinh học toàn cầu, và từ ngữ vốn có là khóa ở đây. Các tác giả nói rằng một khi chúng ta đã có các vi khuẩn và kiến tạo mảng phù hợp, cả hai đã được thiết lập cách đây 3 tỷ năm, vấn đề chỉ là thời gian trước khi chúng ta đạt đến mức oxy chúng ta có bây giờ. Bất kể núi lửa và thực vật trên đất liền.
“Nghiên cứu này thực sự kiểm tra sự hiểu biết của chúng ta về việc Trái đất trở nên giàu oxy và do đó có thể hỗ trợ cuộc sống thông minh.“
Lewis Alcott, Tác giả chính, Viện Khoa học Bề mặt Trái đất, Đại học Leeds.
Thay vì các lực lượng bên ngoài, nó là một tập hợp các phản hồi bên trong liên quan đến chu trình phốt pho, carbon và oxy toàn cầu, dẫn đến quá trình oxy hóa Earth Earth, như nghiên cứu cho biết. Trên thực tế, những chu trình đó sẽ tạo ra mô hình ba bước tương tự được ghi nhận trong hồ sơ địa chất.
Tất cả bắt nguồn từ điều này, từ bài báo: Vượt Chúng tôi kết luận rằng các sự kiện oxy hóa Trái đất hoàn toàn phù hợp với quá trình oxy hóa dần dần của bề mặt hành tinh sau quá trình quang hợp oxy.
Nhưng làm thế nào mà họ đi đến kết luận đó?
Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Leeds ở Anh. Tác giả chính là Lewis J. Alcott, một sinh viên tiến sĩ có trụ sở tại Viện Khoa học Bề mặt Trái đất. Alcott và các nhà nghiên cứu khác đã làm việc với một mô hình hóa sinh học biển được thiết lập tốt và sửa đổi nó. Họ đã chạy mô hình đó trong toàn bộ lịch sử Trái đất và thấy rằng nó tự tạo ra ba sự kiện oxy hóa chính.
Trong một thông cáo báo chí Alcott cho biết, về nghiên cứu này thực sự kiểm tra sự hiểu biết của chúng ta về việc Trái đất trở nên giàu oxy và do đó có thể hỗ trợ cuộc sống thông minh.
Suy nghĩ chủ đạo đằng sau lịch sử oxy hóa Trái đất dựa vào một vài loại sự kiện để giải thích nó. Một là sự phát triển tiến hóa lớn trong các dạng sống tạo ra oxy. Về cơ bản, các cuộc cách mạng sinh học của người Hồi giáo, nơi mà các dạng sống ngày càng phức tạp hơn và tạo ra một môi trường giàu oxy. Loại thứ hai là các cuộc cách mạng kiến tạo: sự gia tăng mạnh mẽ và đặc biệt trong hoạt động kiến tạo, bao gồm cả hoạt động núi lửa đáng kể, làm thay đổi lớp vỏ và dẫn đến mức oxy lớn hơn.
Có rất nhiều cuộc tranh luận xung quanh bản chất chính xác của cả hai phạm trù rộng lớn đó, nhưng nghiên cứu mới này đang mang lại cho các nhà khoa học nhiều thứ để suy nghĩ hơn. Thay vì dựa vào các sự kiện thông minh từng bước có thể được xác định trong hồ sơ địa chất để giải thích quá trình oxy hóa, nghiên cứu mới chỉ ra các chu kỳ phản hồi giữa phốt pho, carbon và oxy.
Nghiên cứu cũng cho thấy rằng oxy là không thể tránh khỏi.
Đồng tác giả nghiên cứu, Giáo sư Simon Poulton, cũng từ Trường Trái đất và Môi trường tại Leeds, cho biết: Mô hình của chúng tôi cho thấy rằng oxy hóa Trái đất đến mức có thể duy trì sự sống phức tạp là không thể tránh khỏi, một khi các vi khuẩn sản sinh ra oxy đã phát triển. Giáo dục
Trọng tâm của mô hình mới này là chu trình phốt pho biển. Mô hình của họ đã tạo ra mô hình oxy hóa ba bước tương tự Trái đất có kinh nghiệm khi được điều khiển chỉ bằng một sự thay đổi dần dần từ giảm sang điều kiện bề mặt oxy hóa theo thời gian. Quá trình chuyển đổi được thúc đẩy bởi cách chu trình phốt pho biển phản ứng với việc thay đổi nồng độ oxy và cách điều này tác động đến quá trình quang hợp, đòi hỏi phốt pho.
Công trình của chúng tôi cho thấy mối quan hệ giữa các chu trình phốt pho, carbon và oxy toàn cầu là cơ bản để tìm hiểu lịch sử oxy hóa của Trái đất. Điều này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về việc một hành tinh khác ngoài hành tinh của chúng ta có thể trở nên có thể ở được như thế nào, ông Martin Miller, tác giả cao cấp cho biết.
Vì vậy, có rất nhiều hy vọng cho một số ngoại hành tinh này.
Nghiên cứu này đã thắng được là từ cuối cùng về vấn đề này. Nhưng nó có một kết quả hấp dẫn, và nếu nó được xem xét kỹ lưỡng hơn về mặt khoa học, nó có thể ảnh hưởng đến cách chúng ta mô tả các ngoại hành tinh mà chúng ta đã tìm thấy, và hàng ngàn người khác chúng ta sẽ tìm thấy với TESS và các kính viễn vọng tìm kiếm hành tinh tương lai khác.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Hít thở cuộc sống mới vào cuộc tranh luận về oxy Trái đất
- Tài liệu nghiên cứu: Oxy hóa trái đất từng bước là một đặc tính vốn có của chu trình hóa sinh toàn cầu
- Bài báo: Khí quyển thoáng khí có thể phổ biến hơn trong vũ trụ hơn chúng ta nghĩ
- Tài liệu nghiên cứu (2014): Sự gia tăng oxy trong Trái đất sớm và đại dương
