Kaip lėtėjantis Žemės sukimasis keičia deguonies kiekį planetoje

Žemės istorija yra kupina neįtikėtinų pokyčių, kurie formavo mūsų planetą. Vienas iš svarbiausių įvykių, turėjusių ilgalaikį poveikį, yra lėtėjantis jos sukimasis. Šis procesas ne tik pailgino dienas, bet ir prisidėjo prie deguonies kiekio didėjimo atmosferoje, kas savo ruožtu buvo esminis veiksnys modernios gyvybės formavimuisi. Šiame straipsnyje nagrinėsime naujausius tyrimus, kurie atskleidžia šių procesų sąsajas.

Nuo tada, kai Žemė susiformavo maždaug prieš 4,5 mlrd. metų, joje įvyko daugybė pokyčių, tačiau vienas iš svarbiausių - sulėtėjęs jos sukimasis, dėl kurio pailgėjo diena. Šis iš pirmo žvilgsnio nereikšmingas įvykis iš tikrųjų atliko svarbų vaidmenį didinant deguonies kiekį planetos atmosferoje. Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature Geoscience“.

Atvirų šaltinių nuotrauka

2021 m. atliktas tyrimas rodo, kad dėl pasikeitusios dienos ilgumo melsvadumbliai (cianobakterijos) pradėjo aktyviai gaminti deguonį. Mičigano universiteto mikrobiologas Gregoris Dikas (Gregory Dick) pažymi, kad šis atradimas tiksliai pasako, kaip Žemės atmosfera įgijo deguonies.

Lėtėjantį planetos sukimąsi lemia Mėnulio, kuris pamažu tolsta nuo Žemės, gravitacinis poveikis. Mokslininkų teigimu, prieš 1,4 mlrd. metų dienos trukdavo tik 18 valandų, o prieš 70 mln. metų dienos buvo pusvalandžiu trumpesnės nei dabar. Šiuo metu stebime, kad per šimtmetį dienos ilgis pailgėja 1,8 milisekundės.

Atsiradus cianobakterijoms, kurios pradėjo aktyviai gaminti deguonį, prasidėjo vadinamasis didysis oksidacijos periodas. Šis įvykis smarkiai pakeitė Žemės atmosferą ir, kaip teigia mokslininkai, buvo šiuolaikinės gyvybės atsiradimo pagrindas.

Hurono ežere atliekami tyrimai leidžia mokslininkams tyrinėti mikrobų kilimėlius, panašius į tuos, kurie egzistavo senovėje. Šiuos kilimėlius sudaro violetinės spalvos cianobakterijos, gaminančios deguonį, ir balti mikrobai, perdirbantys sierą. Įdomu tai, kad cianobakterijos suaktyvėja tik patekėjus saulei, todėl jų fotosintezės laikas yra ribotas.

Mičigano universiteto okeanografas Brianas Arbikas (Brian Arbick) domėjosi, kokią įtaką šių mikroorganizmų fotosintezei galėjo turėti besikeičianti dienos šviesa. Tyrimo metu nustatyta, kad konkurencija tarp mikrobų iš tiesų galėjo sulėtinti deguonies gamybą ankstyvosiose geologinėse epochose.

Mokslininkų komanda atliko eksperimentus ir laboratorijoje, ir natūralioje aplinkoje, siekdama išsiaiškinti, kaip saulės šviesa veikė deguonies gamybą. Rezultatai parodė, kad dienos šviesos ilgėjimas buvo susijęs su deguonies kiekio atmosferoje didėjimu ne tik Didžiojo oksidacijos periodo metu, bet ir per neoproterozojaus deguonies reiškinį, įvykusį prieš 550-800 mln. metų.

Kaip pažymėjo jūrų biologas Arjunas Chennu, tyrimas susieja fizikos dėsnius, veikiančius įvairiais mastais - nuo molekulinės difuzijos iki planetų mechanikos. Šis atradimas pabrėžia Žemės sukimosi ir mikrobiologinės gyvybės sąveikos svarbą, kuri galiausiai nulėmė mūsų planetos evoliuciją.

Naujausias tyrimas, paskelbtas žurnale „Nature Geoscience“, rodo, kad dėl lėtėjančio Žemės sukimasis ir cianobakterijų veiklos, deguonies gamyba atmosferoje padidėjo. Mokslininkai iš Mičigano universiteto nustatė, kad šie procesai vyko per Didžiojo oksidacijos periodą, kai cianobakterijos aktyviai gamino deguonį, o tai ženkliai paveikė Žemės atmosferą ir gyvybės vystymąsi.