Tín dụng hình ảnh: NASA
Khi hai người cưỡi trên sao Hỏa tìm kiếm dấu hiệu của nước và tiền thân của sự sống, các nhà địa lý học đã phát hiện ra bằng chứng cho thấy các đại dương cổ Trái Đất khác rất nhiều so với ngày nay. Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Science của tạp chí Science tuần này, trích dẫn dữ liệu mới cho thấy các đại dương mang lại sự sống cho Trái đất chứa ít oxy hơn so với ngày nay và có thể gần như không có oxy trong một tỷ năm dài hơn so với suy nghĩ trước đây. Những phát hiện này có thể giúp giải thích tại sao cuộc sống phức tạp hầu như không phát triển trong hàng tỷ năm sau khi nó phát sinh.
Các nhà khoa học, được tài trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia (NSF) và liên kết với Đại học Rochester, đã tiên phong một phương pháp mới cho thấy oxy của đại dương có thể thay đổi như thế nào trên toàn cầu. Hầu hết các nhà địa chất đồng ý rằng hầu như không có oxy hòa tan trong các đại dương cho đến khoảng 2 tỷ năm trước và họ rất giàu oxy trong hầu hết nửa tỷ năm qua. Nhưng luôn có một bí ẩn về khoảng thời gian ở giữa.
Các nhà địa lý học đã phát triển các cách để phát hiện các dấu hiệu của oxy cổ đại ở các khu vực cụ thể, nhưng không phải trong toàn bộ các đại dương Trái đất. Tuy nhiên, phương pháp team team có thể được ngoại suy để nắm bắt bản chất của tất cả các đại dương trên khắp thế giới.
Gail Arnold, một sinh viên tiến sĩ về khoa học môi trường và môi trường tại Đại học Rochester và là tác giả chính của bài báo nghiên cứu cho biết, đây là bằng chứng trực tiếp tốt nhất.
Thêm Enriqueta Barrera, giám đốc chương trình của bộ phận khoa học trái đất NSF, nghiên cứu này dựa trên một phương pháp mới, ứng dụng đồng vị molypden, cho phép các nhà khoa học xác định nhiễu loạn toàn cầu trong môi trường đại dương. Các đồng vị này mở ra một cánh cửa mới để khám phá các điều kiện đại dương anoxic vào các thời điểm trên hồ sơ địa chất.
Arnold đã kiểm tra những tảng đá từ phía bắc Australia nằm dưới đáy đại dương hơn một tỷ năm trước, sử dụng phương pháp mới mà cô đã phát triển bởi Jane và đồng tác giả, Jane Barling và Ariel Anbar. Các nhà nghiên cứu trước đây đã khoan sâu vài mét vào đá và kiểm tra thành phần hóa học của nó, xác nhận nó đã giữ thông tin ban đầu về các đại dương được bảo quản an toàn. Các thành viên trong nhóm đã mang những tảng đá đó trở lại phòng thí nghiệm của họ, nơi họ đã sử dụng công nghệ mới được phát triển - đã gọi là Máy quang phổ khối plasma ghép nối tự động nhiều lần - để kiểm tra các đồng vị molypden trong đá.
Nguyên tố molypden xâm nhập vào các đại dương thông qua dòng chảy của sông, hòa tan trong nước biển và có thể tồn tại trong hàng trăm ngàn năm. Bằng cách ở trong dung dịch quá lâu, molypden trộn đều khắp các đại dương, làm cho nó trở thành một chỉ số toàn cầu tuyệt vời. Sau đó, nó được đưa ra khỏi đại dương thành hai loại trầm tích dưới đáy biển: những loại nằm dưới nước, giàu oxy và những loại nghèo oxy.
Làm việc với đồng tác giả Timothy Lyons của Đại học Missouri, nhóm nghiên cứu của trường đã kiểm tra các mẫu từ đáy biển hiện đại, bao gồm cả những địa điểm hiếm hoi thiếu oxy ngày nay. Họ đã học được rằng hành vi hóa học của đồng vị molybdenum trong trầm tích là khác nhau tùy thuộc vào lượng oxy trong vùng nước quá mức. Kết quả là, hóa học của đồng vị molypden trong các đại dương toàn cầu phụ thuộc vào lượng nước biển nghèo oxy. Họ cũng phát hiện ra rằng molypden trong một số loại đá ghi lại thông tin này về các đại dương cổ đại. So với các mẫu hiện đại, các phép đo hóa học molypden trong các loại đá từ Úc chỉ ra các đại dương có lượng oxy ít hơn nhiều.
Bao nhiêu oxy là câu hỏi. Một thế giới đầy những đại dương anoxic có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho sự tiến hóa. Sinh vật nhân chuẩn, loại tế bào tạo nên tất cả các sinh vật trừ vi khuẩn, xuất hiện trong hồ sơ địa chất sớm nhất là 2,7 tỷ năm trước. Nhưng sinh vật nhân chuẩn có nhiều tế bào - tổ tiên của thực vật và động vật - đã không xuất hiện cho đến nửa tỷ năm trước, về thời gian các đại dương trở nên giàu oxy. Với nhà cổ sinh vật học Andrew Knoll của Đại học Harvard, Anbar trước đây đã đưa ra giả thuyết rằng một thời gian dài của các đại dương anoxic có thể là chìa khóa cho lý do tại sao các sinh vật nhân chuẩn phức tạp hơn hầu như không sống được trong khi anh em họ vi khuẩn phát triển mạnh. Nghiên cứu Arnold Arnold là một bước quan trọng trong việc kiểm tra giả thuyết này.
Một điều đáng chú ý là chúng ta biết rất ít về lịch sử của hành tinh Đại dương của chúng ta Có hay không có oxy trong các đại dương là một câu hỏi hóa học đơn giản mà bạn có thể nghĩ là dễ trả lời. Nó cho thấy mức độ khó để trêu chọc thông tin từ bản ghi âm và chúng ta còn có bao nhiêu để tìm hiểu về nguồn gốc của mình.
Chỉ ra rằng có bao nhiêu oxy trong các đại dương trong quá khứ cổ đại là bước tiếp theo. Các nhà khoa học có kế hoạch tiếp tục nghiên cứu hóa học molypden để trả lời câu hỏi đó, với sự hỗ trợ liên tục từ NSF và NASA, các cơ quan hỗ trợ công việc ban đầu. Thông tin sẽ không chỉ làm sáng tỏ sự tiến hóa của chính chúng ta, mà có thể giúp chúng ta hiểu các điều kiện chúng ta nên tìm kiếm khi chúng ta tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất.
Nguồn gốc: NSF News Release
