Որտեղի՞ց է գալիս օդը: Որտեղի՞ց է գալիս թթվածինը: Ինչպես է թթվածինը հայտնվել Երկրի վրա.
Մենք բոլորս դպրոցից գիտենք, որ թթվածին ենք շնչում: Կամ թթվածին պարունակող օդը: Այդ ժամանակվանից մենք գիտենք, որ բույսերը թթվածին են արտադրում, իսկ մենք՝ ածխաթթու գազ։ Այդպես է, բայց արդյո՞ք դա ինչ-որ կերպ ազդում է մոլորակի մթնոլորտի վրա։
Կամ մենք պարզապես գազ պարունակող օդը մի փոքր տեղափոխում ենք մի վիճակից մյուսը, որը խառնվում է օդային օվկիանոսին՝ վերականգնելով երկրագնդի մթնոլորտին տվյալ պահին բնորոշ օդային խառնուրդի սկզբնական հավասարակշռությունը՝ առանց ընդհանուր շրջապատող օդային տարածքում որևէ բան փոխելու։
Թթվածինը և ջուրը մեր մոլորակի էվոլյուցիայի այս փուլում մեկ ջր-օդ համակարգ են, որոնց վրա մենք չենք կարող ազդել:
Հեռավոր անցյալում հսկա հրդեհներ էին տեղի ունենում, երբ այրվում էին ամբողջ մայրցամաքների անտառները: Այրվում էր խորքից դուրս եկող գազն ու շատրվանի պես հոսող նավթը։ Այրվել են տորֆային ճահիճներ և ածխի կարեր։ Միաժամանակ թթվածինը մեծ քանակությամբ սպառվում էր այրման համար։
Այն ամենը, ինչ մենք՝ մարդիկ, այրում ենք մեր ողջ գիտակից պատմության ընթացքում, ոչինչ է մայրցամաքային հրդեհի համեմատ: Համեմատած նավթի այրվող ծովի հետ, որն այրվում է արդեն երեք տարի: Եվ դեռ երկու տարի էլ կվառվի, մինչև ամբողջովին այրվի։ Ի՞նչ կասեք թթվածնի մասին: Այն օդում է և պահպանում է նավթի ծովը վառվող: Բացի այդ, եթե մոլորակի վրա ջուր կա, երբ թթվածնի մակարդակը նվազում է, սկսվում է դրա ակտիվ վերականգնման գործընթացը սկզբնական մակարդակին։
Փտող բույսեր
Ծառերը թթվածին են արտադրում, բայց այն սպառում են նաև շնչառության և ընկած տերևների քայքայման միջոցով։ Ծառն իր կյանքի ընթացքում արտադրում է որոշակի քանակությամբ թթվածին։ Բայց մահից հետո ծառի բնի փտումը կխլի այնքան թթվածին, եթե ոչ ավելի, քան այն արտադրել է իր կյանքի ընթացքում։
Ենթադրենք, որ թթվածինը արտադրվում է բույսերի կողմից։
Մեր մոլորակի վրա անտառները աճում են Հյուսիսային և Հարավային Ամերիկաներում, Սիբիրում, Աֆրիկայում և Հնդկաստանում: Այսինքն՝ լոկալ, ոչ ամենուր։ Չկան ծառեր լեռներում, անապատներում, տափաստաններում կամ ձյունածածկ Հյուսիսային և Հարավային բևեռներում: Եթե նայեք քարտեզին, կտեսնեք մի քանի փոքր տարածքներ, որտեղ կան անտառներ, որոնք, ասես, մեր մոլորակի «թոքերը» են։ Ասենք.
Մենք գիտենք, որ բնության մեջ կա ջրի շրջապտույտ: Այստեղ հարցեր չկան։ Մենք գիտենք, որ կան տաք և սառը օդային հոսանքներ։ Օվկիանոսներում կան տաք և սառը հոսանքներ։ Դրանք բոլորը զգալիորեն ազդում են մոլորակի կլիմայի վրա։
Բայց չգիտես ինչու ոչ ոք չի խոսում բնության մեջ թթվածնի ցիկլի մասին։ Իսկ ինչո՞ւ հենց։ Ի վերջո, որտեղ անտառներ կան, թթվածինը պետք է ավելի շատ լինի։ Իսկ որտեղ անտառներ չկան, պետք է թթվածնի պակաս լինի։ Տրամաբանորեն ասած, պետք է լինեն օդային «թթվածնային» միջանցքներ, որոնցով այն կշարժվի մոլորակի շուրջը քամու հետ մեկտեղ։ Եվ պետք է լինեն տարածքներ, որտեղ թթվածինը չի հասնում: Բայց մեզ երբեք չի տրվել փոթորկի նախազգուշացում, ասենք, Գոբի անապատում թթվածնի մակարդակի 10%-ով նվազման մասին՝ արևելյան քամիների ուժեղացման պատճառով: Թթվածնի նվազեցված տոկոսը տեղի է ունենում միայն բարձրության վրա, այնքան ավելի քիչ թթվածին է:
Եվս մեկ զարմանալի պահ. Ձմեռ. Ամբողջ Հյուսիսային Ամերիկան և Եվրասիան ծածկված են ձյունով։ Հոկտեմբերին բոլոր բույսերը քնում են և միայն ապրիլին են ծաղկում առաջին տերեւները։ Բոլոր փշատերև ծառերը նույնպես քնում են և թթվածին չեն արտանետում 6 ամբողջ ամիս: Բայց մենք դա չենք նկատում! Ընդհակառակը, մենք խոսում ենք ինչ-որ ձմեռային թարմության մասին: Դե, ինչ թարմություն առանց թթվածնի:
Խաղաղ օվկիանոսի կեսը՝ ամենամոտ անտառը 5 հազար կիլոմետր հեռավորության վրա է, և որքան հեշտ է շնչելը:
Եզրակացությունն ինքնին հուշում է. մոլորակի վրա օդային հոսանքները տեղափոխում են հսկայական քանակությամբ սառը և տաք օդ, որը փոխում է կլիման նույն լայնության վրա մի քանի տասնյակ աստիճանով: Սակայն օդում թթվածնի մակարդակը մնում է անփոփոխ ողջ մոլորակի վրա և կազմում է 21%: Եվ քանի որ թթվածին արտադրում են անտառները, որոնք գտնվում են երկրագնդի տարածքի 15-20%-ում, թթվածնի նման միատեսակ բաշխումն ուղղակի անհնար է։ Ամբողջ Երկրի մթնոլորտի համար թթվածին արտադրող բույսերի տեսությունն անհիմն է:
Այսպիսով, որտեղից է գալիս թթվածինը:
Նախորդ Metagalaxy-ն, սեղմելով, կլանում է ամբողջ նյութը, ներառյալ ջուրը, և բոլոր գազերը թթվածնի հետ միասին: Սև անցքերի մի խումբ միաձուլվում է մեկ սև խոռոչի մեջ: Նյութը «կծկվում է» իր սեփական զանգվածով կամ «Նյութի ոչնչացում»:
Մետագալակտիկայի ողջ նյութը հավաքվել է մեկ Գնդիկի մեջ, այսպես կոչված, մայրամետ գնդակի մեջ, որն ունի նյութի ամենամեծ խտությունը և սեղմման ամենաբարձր մակարդակը: (Տես «Մեր տիեզերքի ծագումը» հոդվածը)
Սկսվել է «Նյութի առաջացման» կամ նոր, մեր Մետագալակտիկայի գործընթացը:
Առաջացող նյութի էվոլյուցիոն շղթա.
Promother Ball - պայթյուն - Անանուն գնդակ - պայթյուն - Quasar Ball - պայթյուն - Galaxy Ball - պայթյուն - Star Ball - ejection - Planet Ball - արտանետում - Planet Satellite Ball:
Մեր մոլորակի միջուկը Promother Ball-ի մասնիկն է: Միայն Նոր (մեր) Մետագալակտիկայի էվոլյուցիայի գործընթացում է, որ Երկրի միջուկը ունի նյութի ամենացածր խտությունը և սեղմման ամենացածր մակարդակը Մայրամետ գնդակի համեմատ:
Այսպիսով, Երկրի միջուկը պարունակում է նախորդ Մետագալակտիկայի բոլոր տարրերը։
Այսպիսով, Մարսից հետո Արեգակը կրկին դուրս է մղել իր միջուկի մի մասը: Միջուկը փայլատակեց պայծառ լույսով և սկսեց շարժվել Արեգակի շուրջ ձգված էլիպսաձև ուղեծրով՝ Արեգակնային համակարգի բոլոր մոլորակները ճառագայթելով գերհզոր ճառագայթմամբ:
Ահա թե ինչպես է հայտնվել նոր աստղ Երկիրը։
Շուտով այս աստղը մարեց՝ վերածվելով մոլորակի, և նրա վրա սկսվեցին սառեցման գործընթացներ։
Մագմայի արտահոսք, ընդերքի առաջին պնդացում և գազերի հսկայական արտազատում։
Եվ քանի որ միջուկը պարունակում է նախորդ Մետագալակտիկայի բոլոր տարրերը, արտահոսող գազերը ներառում էին նաև ջուր։ Սկզբնական ջուրը գերծանր էր, գերծանր թթվածնով, այդպիսի ջուրն ուներ բարձր ռադիոակտիվություն, բայց էվոլյուցիայի ընթացքում այն դարձավ այն, ինչ մենք գիտենք: Ժամանակակից հրաբխի գազը նույնպես ջուր է պարունակում, միայն թե շատ ավելի փոքր քանակությամբ:
Դե, որտեղ ջուր կա, այնտեղ ազատ թթվածին կա։ Որտե՞ղ է թթվածինը ազատվում ջրից: Օվկիանոսներում - գուցե: Բայց դատելով երկրագնդի մթնոլորտում թթվածնի միատեսակ բաշխումից՝ թթվածինն ազատվում է մթնոլորտի վերին գոլորշիներից՝ արևի լույսի ազդեցության տակ և հավասարապես ընկնում է ամբողջ մոլորակի վրա՝ անկախ նրանից՝ դա հասարակածն է, թե բևեռը:
Որում նրանք փորձնականորեն հաստատում են Երկրի վրա ոչ բուսական ծագման թթվածնի հայտնվելը բացատրող իրենց վարկածը։
Գրեթե բոլոր կենդանի արարածները թթվածին են օգտագործում շնչելու համար։ Առանց բջջային շնչառության պրոցեսների ֆիզիկայի և քիմիայի մեջ խորանալու, ասենք, որ էվոլյուցիայի ընտրությունը ընկել է թթվածնի վրա՝ օքսիդացնելու, այսինքն՝ հեշտությամբ լրացուցիչ էլեկտրոն ավելացնելու ունակության պատճառով: Էլեկտրոնը մտնում է էլեկտրական տրանսպորտային շղթա NADH-ից կամ FADH 2-ը ճանապարհորդում է դրա երկայնքով, և ամեն ինչ ավարտվում է ATP մոլեկուլի սինթեզով՝ պահեստավորված էներգիայի նյութական համարժեք նյութ և էլեկտրոնի ավելացում թթվածին: Այս ամբողջ ռեակցիան հնարավոր է, քանի որ էլեկտրոնների նման փոխանցումը էներգետիկ առումով բարենպաստ է, և դա մասամբ պայմանավորված է թթվածնի հատկություններով:
Երբ Երկրի վրա կյանքը սկսվեց, մթնոլորտում գործնականում թթվածին չկար, ինչպես որ այսօր չկա Վեներայի կամ Մարսի վրա: Հին բակտերիաները ստիպված էին օգտագործել այլ օքսիդանտներ, որոնք հաճախ էներգետիկ առումով ոչ բարենպաստ են, բայց հասանելի: NO 3 - , NO 2 - , Fe 3+ , ֆումարատը և դիմեթիլսուլֆօքսիդը, որոնք օգտագործվում են բակտերիաների որոշ տեսակների կողմից, ունեն ավելի բարձր ռեդոքսային պոտենցիալ և ավելի քիչ բարենպաստ են որպես օքսիդացնող նյութեր: Շատ բակտերիաներ, որոնք օգտագործում են այս օքսիդանտներից մեկը, նույնպես ընդունակ են թթվածնային շնչառության: Երբ թթվածին կա, շնչում են (սա ավելի ձեռնտու է), իսկ երբ թթվածին չկա, շնչում են իրենց մեկ այլ օքսիդացնող նյութով (ինչ-որ կերպ ստիպված են): Ծծումբ պարունակող օքսիդացնող նյութերը (S, SO 4 -) ունեն օքսիդացման ավելի ցածր պոտենցիալ: Սա, սակայն, թթվածինը թունավոր է դարձնում տվյալ միկրոօրգանիզմների համար, և թթվածին պարունակող մթնոլորտում նրանք մահանում են: Ավելի բարձր կազմակերպված կյանքի ձևերում անաէրոբ շնչառությունը հազվադեպ է և գրեթե երբեք չի ծառայում որպես էներգիայի հիմնական աղբյուր:
Կարո՞ղ են բարձր զարգացած կյանքի ձևերը որպես օքսիդացնող նյութ օգտագործել այլ բան, քան թթվածինը: Թթվածինը որպես օքսիդացնող նյութ էներգետիկորեն ավելի բարենպաստ է, քան մյուս սուբստրատները (որքան ցածր է օքսիդացնող նյութի ռեդոքս պոտենցիալը, այնքան ավելի շատ էներգիա է ազատվում, երբ էլեկտրոնն անցնում է էլեկտրական տրանսպորտային շղթայով): Սա նշանակում է, որ թթվածին շնչող օրգանիզմներն ավելի արդյունավետ նյութափոխանակություն են ունեցել և ավելի լավ են հարմարվել։ Էներգետիկ տեսակետից ծծումբ պարունակող ենթաշերտերը նույնպես բավականին շահավետ են։ Խնդիրն այն է, սակայն, որ նման շնչառություն ունեցողները մահանում են թթվածնի առկայության դեպքում։ Դեռևս լիովին պարզ չէ, թե ինչու է դա տեղի ունենում: Այսինքն, եթե թթվածինը չհայտնվեր Երկրի մթնոլորտում, ժամանակի ընթացքում սուլֆատային շնչառության սեփականատերերը կարող էին հետագա զարգացում ունենալ: Բայց թթվածինը հայտնվեց, և նրանք ստիպված էին գնալ «ռեզերվացիաներ», որտեղ թթվածինը չի հոսում։
Հարցն այն է, թե որտեղից է առաջացել թթվածինը: Այսօր Երկրի մթնոլորտը պարունակում է մոտավորապես 20% թթվածին: Այն այսպիսի հսկայական քանակությամբ արտադրվում է ֆոտոսինթետիկ բույսերի, հիմնականում՝ ծառերի և ջրիմուռների կողմից։ Բայց ինքնին ֆոտոսինթետիկ բույսերն այժմ հիմնականում թթվածին են շնչում: Որպեսզի մուտացիաները, որոնք թույլ են տալիս շնչառական թթվածին հաստատվեն էվոլյուցիայի ընթացքում, այն պետք է օգտակար լինի, ինչը նշանակում է, որ պետք է լինի թթվածին: Երկրի վրա թթվածինը մեծ քանակությամբ հայտնվել է ցիանոբակտերիաների շնորհիվ։ Սրանք ազոտը ամրագրող բակտերիաներ են, որոնք կարող են ֆոտոսինթեզ անել: Այսինքն՝ թթվածինը զանգվածաբար հայտնվել է Երկրի վրա՝ որպես ֆոտոսինթեզի կողմնակի արտադրանք։ Այս իրադարձությունը կոչվում է «Թթվածնային աղետ», ըստ երևույթին հետևանքների մասշտաբների պատճառով։
Բայց հարցը, թե արդյոք մինչ այս թթվածին կար, բաց է մնում։ Վերջին 40 տարիների ընթացքում նրանք ավելի ու ավելի են վստահում, որ թթվածինը գոյություն է ունեցել մինչև թթվածնային աղետը, և այժմ դրա գոյության հնարավորությունը հաստատվել է փորձարարական ճանապարհով:
Մինչ օրս այն ժամանակվա պայմաններում հայտնի էր մոլեկուլային թթվածնի առաջացման միայն մեկ եղանակ. Այն բաղկացած է երկու փուլից՝ արեգակնային ուլտրամանուշակագույն լույսի ազդեցության տակ ածխաթթու գազի տարանջատում ածխածնի մոնօքսիդի և ատոմային թթվածնի մեջ, և թթվածնի երկու ատոմների արձագանքը, որը պահանջում է երրորդ մասնակից՝ ատոմները միանում են մոլեկուլի, իսկ կրիչը ( Մ) տանում է ավելորդ էներգիան.
CO 2 + hν(UV) → CO + O
O+O+M → O 2 + M
Այնուամենայնիվ, հաշվարկները և այնուհետև քննարկվող հոդվածի հեղինակների կողմից իրականացված փորձը ցույց տվեցին, որ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ ածխածնի երկօքսիդից թթվածին կարող է ձևավորվել մեկ քայլով.
CO 2 + hν(UV) → C+O 2
Փորձի ժամանակ օգտագործվել է 200 նմ ալիքի երկարությամբ լազեր, որի լույսը սովորաբար կլանում է մթնոլորտը, ուստի ռեակցիան պետք է տեղի ունենար նրա վերին շերտերում: Նման ռեակցիան այժմ, երբ մթնոլորտում ածխածնի երկօքսիդի պարունակությունը մեծանում է, կարող է տեղի ունենալ Երկրի մթնոլորտի վերին շերտերում և, հնարավոր է, այլ մոլորակների մթնոլորտներում:
Գիտնականները դարեր շարունակ վիճել են Երկրի վրա թթվածնի իրական աղբյուրի մասին: Նախնական տվյալներով՝ Երկիր մոլորակն իր կյանքի առաջին կեսին ամբողջովին առանց թթվածնի է եղել։Գիտնականների մեծ մասն առաջ է քաշում այն տեսությունը, որ 2,4 միլիարդ տարի առաջ Երկրի վրա թթվածին քիչ կար: Մեր մթնոլորտն աստիճանաբար լցվեց թթվածնով։
Ինչպե՞ս է թթվածինը հայտնվել Երկրի վրա: Ենթադրվում է, որ Երկրի վրա թթվածնի հիմնական աղբյուրը ցիանոբակտերիաներն են: Այն ֆոտոսինթետիկ մանրէ է, որն արտադրում է թթվածին։ Իսկ ցիանոբակտերիաների շնորհիվ մթնոլորտում թթվածնի պարունակության կտրուկ թռիչք է տեղի ունեցել։ Սակայն երբ և ինչու են այս մանրէները հայտնվել, դեռ լիովին հայտնի չէ: Նաև դեռ լիովին պարզ չէ, թե կոնկրետ ինչպես է տեղի ունեցել Երկրի մթնոլորտը թթվածնով լցնելու գործընթացը։ Հայտնի է, որ սա գլոբալ կտրուկ սառեցման, նոր տեսակների և նոր հանքային ապարների առաջացման համադրություն էր։ Ինչպես նշում է Դոմինիկ Պապինը (Վաշինգտոնի Քարնեգի ինստիտուտի մասնագետ), դոկտրինը դեռևս ի վիճակի չէ հստակ որոշել, թե որն է եղել պատճառը և որն է հետևանքը։ Շատ բան տեղի է ունեցել գրեթե միաժամանակ, և այդ պատճառով կան շատ տարբեր անհամապատասխանություններ և հակասություններ: Այս հարցի երկրաբանական կողմն ավելի պարզաբանելու համար Դոմինիկ Պապինեն մանրամասն ուսումնասիրում է երկաթի, ինչպես նաև նստվածքային ապարների առաջացման գործընթացը, որոնք ձևավորվում են հնագույն ծովերի հենց հատակում:
Նրա հետազոտությունները կենտրոնանում են կոնկրետ միներալների վրա: Այս հանքանյութերը պարունակվում են հենց երկաթի գոյացություններում, և դրանք կարող են կապված լինել հնագույն մանրէների կյանքի առաջացման և նրանց մահվան հետ: Երկաթի հանքանյութերը, որոնք գտնվում են բավականին ծովերի հատակում, երկաթի հանքաքարի ամենամեծ աղբյուրն են: Եվ սա միայն պողպատ պատրաստելու նյութ չէ։ Երկրաբանների կարծիքով՝ հենց այստեղ է թաքնված Երկիր մոլորակի վրա կյանքի ծագման հարուստ պատմությունը։
Իսկ այս աղբյուրի ծագումը դեռ մեծ առեղծված է մնում։ Գիտնականները պարզել են, որ դրա առաջացման համար անհրաժեշտ է հատուկ միկրոտարրերի օգնություն, սակայն, սակայն, դեռ հայտնի չէ, թե որոնք։ Այս ծովային օրգանիզմները պարզ միաբջիջ օրգանիզմներ են, սակայն, ցավոք, ոչ մի տեղեկություն չեն թողել։ Եվ հետազոտողները հիմա չեն կարող հստակ պարզել, թե ինչպիսին էին նրանք և ինչպիսին էին:
Ենթադրվում է, որ նման երկաթի միներալների ստեղծողը ցիանոբակտերիան էր։ Թթվածինը, որը դուրս էր գալիս դրանից, օքսիդացնում էր երկաթը ծովերում և օվկիանոսներում թթվածնի մեծ պայթյունից շատ առաջ: Բայց մի բան մնում է անհասկանալի. Ցիանոբակտերիաները Երկիր մոլորակի վրա հայտնվել են թթվածնի կուտակումից շատ առաջ։ Ստացվում է, որ հարյուր միլիոնավոր տարիներ են անցել, մինչև մեր մթնոլորտը թթվածնո՞վ լցվի։
Թերևս պատասխանը կայանում է կենսաբանության և երկրաբանության բարդ միահյուսման մեջ: Ցիանոբակտերիան արտաշնչած թթվածինը կարող է ոչնչացվել մեթանի կողմից։ Եվ երբ այս երկու գազերը փոխազդում են, առաջանում են ջուր և ածխաթթու գազ։ Գիտնականները նշել են, որ թթվածինը չի կարող կուտակվել մեթանով հարուստ միջավայրում։ Մեթանոգեններն արտադրում էին մեթան և փակում մոլորակի վրա թթվածնի կուտակման բոլոր ուղիները, ինչպես նաև ջերմոցային էֆեկտի արդյունքում տաքացնում Երկիրը: Իսկ այն բանից հետո, երբ Երկիր մոլորակը լցվեց թթվածնով, այդ օրգանիզմների թիվը պակասեց։
Ընդամենը 2,3 միլիարդ տարի առաջ Երկիրը շրջապատող օդը բացարձակապես թթվածին չէր պարունակում: Այն ժամանակվա կյանքի պարզունակ ձևերի համար այս հանգամանքն իսկական նվեր էր։
Միաբջիջ բակտերիաները, որոնք ապրում էին նախնադարյան օվկիանոսում, թթվածին չէին պահանջում իրենց կենսական գործառույթները պահպանելու համար։ Հետո ինչ-որ բան տեղի ունեցավ.
Ինչպե՞ս է թթվածինը հայտնվել Երկրի վրա:
Գիտնականները կարծում են, որ երբ նրանք զարգանում էին, որոշ բակտերիաներ «սովորեցին» ջրից հանել ջրածինը։ Հայտնի է, որ ջուրը ջրածնի և թթվածնի միացություն է, ուստի ջրածնի արդյունահանման ռեակցիայի կողմնակի արտադրանքը թթվածնի առաջացումն էր, դրա արտանետումը ջրի մեջ, այնուհետև մթնոլորտ:
Ժամանակի ընթացքում որոշ օրգանիզմներ հարմարվել են նոր գազով մթնոլորտում ապրելուն: Մարմինը գտել է թթվածնի կործանարար էներգիան օգտագործելու միջոցը և օգտագործել այն սննդանյութերի վերահսկվող տարանջատման համար, որն ազատում է էներգիան, որն օրգանիզմն օգտագործում է իր կենսական գործառույթները պահպանելու համար:
Հարակից նյութեր.
Երկրի բախումները երկնաքարերի հետ
Թթվածնի օգտագործման այս մեթոդը կոչվում է շնչառություն, որը մենք օգտագործում ենք ամեն օր, նույնիսկ այսօր։ Շնչառությունը թթվածնի սպառնալիքից զերծ պահելու միջոց է. այն հնարավոր դարձրեց Երկրի վրա ավելի մեծ օրգանիզմների՝ բազմաբջիջ, արդեն բարդ կառուցվածք ունեցող օրգանիզմների զարգացումը: Ի վերջո, շնչառության գալուստով էր, որ էվոլյուցիան ծնեց մարդուն:
Որտեղի՞ց է եկել թթվածինը Երկրի վրա:
Անցած միլիոնավոր տարիների ընթացքում երկրի վրա թթվածնի քանակը 0,2 տոկոսից աճել է մինչև մթնոլորտի ներկայիս 21 տոկոսը։ Սակայն մթնոլորտում թթվածնի ավելացման համար միայն օվկիանոսի բակտերիաները չեն մեղավոր: Գիտնականները կարծում են, որ թթվածնի մեկ այլ աղբյուր եղել են բախվող մայրցամաքները: Նրանց կարծիքով՝ բախման ժամանակ, իսկ այնուհետև մայրցամաքների տարաձայնությունների ժամանակ մեծ քանակությամբ թթվածին է արտանետվել մթնոլորտ։
Իրադարձություններ
Երկրի պատմության առաջին հատվածը թթվածնից զրկված է եղել, դրա վրա կյանք չի եղել։ Դեռևս շարունակվում են քննարկումները, թե արդյոք ովքեր հիմնական կենսաբանական խաղացողներն էին թթվածնազուրկ Երկրի վրա, բայց հետազոտողների մեծամասնությունը այս հարցի արմատները փնտրում է ամենահին նստվածքային ապարներում:
Գիտնականների մեծամասնությունը ենթադրում է, որ Երկրի վրա թթվածնի քանակը շատ փոքր է եղել մոտ 2,4 միլիարդ տարի առաջ, մինչև մթնոլորտը լցվել է թթվածնով: Մթնոլորտում թթվածնի մակարդակի այս կտրուկ ցատկումը պայմանավորված էր ցիանոբակտերիաներով՝ ֆոտոսինթետիկ միկրոբ, որը արտաշնչում է թթվածինը:
Թե ինչպես և երբ են հայտնվել թթվածնով շնչող մանրէները, դեռևս պարզված չէ, քանի որ մթնոլորտը թթվածնով լցնելը գլոբալ ցրտի, հանքային ապարների ծնունդի և նոր տեսակների առաջացման բարդ համակցություն էր:
«Մենք դեռ չենք կարող որոշել, թե որն է պատճառը և որն է հետևանքը», - ասում է Վաշինգտոնի Կարնեգի ինստիտուտի մասնագետ Դոմինիկ Պապինը: «Շատ բաներ տեղի են ունեցել գրեթե միաժամանակ, ուստի այնքան անորոշություն կա»: Օգնել հասկանալ հարցի երկրաբանական կողմը Պապինը ուսումնասիրում է երկաթի և նստվածքային գոյացությունների շրջանակը, որոնք առաջանում են հին ծովերի հատակին։
Պապինի հետազոտությունը կենտրոնանում է երկաթի գոյացումներում հայտնաբերված հատուկ միներալների վրա, որոնք կարող են կապված լինել հնագույն միկրոբների կյանքի և մահվան հետ: Ծովերի հատակում հայտնաբերված երկաթի հանքանյութերը երկաթի հանքաքարի ամենամեծ աղբյուրն են: Այնուամենայնիվ, այս աղբյուրը ներկայացնում է ավելին, քան պարզապես պողպատ պատրաստելու նյութ: Երկրաբաններն ուսումնասիրում են դրանք, քանի որ նրանք ունեն հարուստ պատմություն՝ կապված Երկրի վրա կյանքի ծագման հետ:
Սակայն նրանց ծագումը շատ մեծ առեղծված է։ Վերջին եզրակացությունը, որին եկել են գիտնականների մեծ մասը, այն է, որ դրանց առաջացման համար անհրաժեշտ է հատուկ միկրոտարրերի օգնություն, որոնք, ցավոք, դեռևս չեն հայտնաբերվել: Այս պարզ միաբջիջ ծովային արարածները ոչինչ չեն թողել ինչը կարող է օգնել հետազոտողներին վերստեղծել իրենց կերպարը և հասկանալ, թե ինչպիսին են նրանք:
Հնարավոր է, որ այդ երկաթի հանքանյութերի կառուցողը ցիանոբակտերիան է եղել, և այդ բակտերիաների թթվածինը պատճառ է դարձել երկաթի օքսիդացմանը ծովերում և օվկիանոսներում նույնիսկ թթվածնի մեծ պայթյունից առաջ: Այս դեպքում, ինչո՞ւ, եթե ցիանոբակտերիաները իրականում հայտնվել են Երկրի վրա թթվածնի կուտակումից շատ առաջ, ապա մի քանի հարյուր միլիոն տարի է պահանջվել, մինչև մթնոլորտը լցվի թթվածնով:
Թերևս Պապինն ու նրա գործընկերները գտել են հարցի պատասխանը կենսաբանության և երկրաբանության բարդ միահյուսման տեսքով։ Ցիանոբակտերիայից ստացված թթվածինը կարող է ոչնչացվել մեթանի միջոցով:Երբ այս երկու գազերը փոխազդում են, առաջանում են ածխաթթու գազ և ջուր։ Նրանք նաև նշել են, որ թթվածինը չի կարող կուտակվել մեթանով հարուստ միջավայրում։
Մեթանը առաջացել է մեթանոգեն կոչվող բակտերիայից՝ այդ բակտերիաների կողմից ածխաթթու գազի և ջրածնի կլանման արդյունք, և մեթանի տեսքը դարձել է: Ըստ այս սցենարի՝ մեթանոգենները և ցիանոբակտերիաները գերակշռում էին հին ծովերում և օվկիանոսներում,բայց մեթանոգենների թիվն ավելի մեծ էր, հետևաբար, երբ նրանք մեթան էին արտադրում, այն փակեց թթվածնի կուտակման ուղիները և ջերմոցային էֆեկտի արդյունքում ջերմացրեց մոլորակը: Բայց այն բանից հետո, երբ Երկիրը լցվեց թթվածնով, այդ օրգանիզմների թիվը կտրուկ նվազեց՝ թույլ տալով մթնոլորտը լցվել այս գազով:
