به گزارش پارسینه و به نقل از scitechdaily، دانشمندان مؤسسه ETH نظریه دیرینه ای را رد کرده اند که می گفت ذخایر عظیم کربن آلی محلول در اقیانوس ها موجب وقوع عصرهای یخبندان و ظهور حیات پیچیده بین 1000 تا 541 میلیون سال پیش شده اند.

با استفاده از روشی نوآورانه برای تحلیل دانه های ریز اکسید آهن، این تیم برای نخستین بار توانست میزان کربن آلی محلول در اقیانوس های آن دوران را به طور مستقیم اندازه گیری کند.

نتایج نشان داد که اقیانوس های باستانی بین 90 تا 99 درصد کمتر از امروز کربن آلی محلول داشته اند. این کشف، دانشمندان را وادار می کند تا توضیحات تازه ای برای ارتباط میان تغییرات محیطی زمین و تکامل حیات بیابند.

مطالعه گذشته های دور زمین بسیار دشوار است، زیرا بسیاری از رویدادهای مهم آن قدر قدیمی اند که شواهد مستقیمی از آن ها باقی نمانده. برای پر کردن این خلأ، دانشمندان معمولاً به نشانه های غیرمستقیم یا شبیه سازی های رایانه ای تکیه می کنند.

اکنون گروهی به رهبری پروفسور جوردون همینگوی از ETH، موفق به شناسایی یک رکورد طبیعی نادر از آن جهان باستانی شده اند: سنگ های تخم مرغی شکل بسیار کوچکی از جنس اکسید آهن که می توانند میزان کربن ذخیره شده در اقیانوس های اولیه را نشان دهند.

در نگاه اول، این سنگ ها شبیه دانه های معمولی شن هستند، اما رشدشان متفاوت است. این سنگ ها که اووید نام دارند، مانند گلوله های برفی کوچک در کف دریا شکل می گیرند و لایه لایه رشد می کنند. در این فرآیند، مولکول های کربن آلی به سطح در حال رشد می چسبند و در ساختار معدنی قفل می شوند.

با تحلیل این مولکول های به دام افتاده، تیم همینگوی توانست سطح کربن آلی اقیانوس ها را تا 1.65 میلیارد سال پیش بازسازی کند. یافته ها که در ژورنال Nature منتشر شده اند، نشان می دهند که بین 1000 تا 541 میلیون سال پیش، ذخایر کربن اقیانوس ها بسیار کمتر از آن چیزی بوده که دانشمندان تصور می کردند. این موضوع، توضیحات رایج درباره رویدادهای زمین شناسی و زیستی آن دوران را زیر سؤال می برد و دیدگاه تازه ای از تاریخ اولیه زمین ارائه می دهد.

کربن چگونه وارد اقیانوس ها می شود؟ از یک سو، دی اکسید کربن (CO₂) از هوا در آب دریا حل می شود و توسط جریان ها به اعماق منتقل می گردد، جایی که برای مدت طولانی باقی می ماند. از سوی دیگر، کربن آلی توسط موجودات فتوسنتزکننده مانند فیتوپلانکتون ها یا برخی باکتری ها تولید می شود. این موجودات ریز با استفاده از نور خورشید و CO₂، ترکیبات آلی تولید می کنند. پس از مرگ، آن ها به تدریج به کف دریا فرو می ریزند و اگر در مسیر خورده نشوند، کربن شان برای میلیون ها سال در کف دریا ذخیره می شود.

اما فقط فیتوپلانکتون ها نیستند که کربن تولید می کنند. سازنده های حیات دوباره استفاده می شوند: میکروارگانیسم ها فضولات و اجساد را تجزیه کرده و مولکول های سازنده را آزاد می کنند. این مولکول ها، کربن آلی محلول را تشکیل می دهند که آزادانه در اقیانوس شناور است؛ مخزنی عظیم که 200 برابر بیشتر از کل کربن موجود در موجودات دریایی، کربن در خود دارد.

بر اساس ناهنجاری های موجود در سنگ های رسوبی اقیانوسی، پژوهشگران تصور می کردند که این مخزن سازنده ها بین 1000 تا 541 میلیون سال پیش بسیار حجیم بوده. این فرض برای مدت ها پایه ای برای توضیح هم زمانی عصرهای یخبندان و ظهور حیات پیچیده بود.

تولید فتوسنتزی سازنده های حیات با شکل گیری جو و موجودات پیچیده ارتباط نزدیکی دارد. تنها از طریق فتوسنتز بود که اکسیژن در جو تجمع یافت.

در دو موج موسوم به فاجعه های اکسیژنی ، سطح اکسیژن به میزان کنونی 21 درصد رسید. هر دو رویداد با عصرهای یخبندان شدید همراه بودند که کل سیاره را در یخ پوشاندند. با این حال، حیات همچنان به نوآوری ادامه داد: در فاجعه اول، بین 2.4 تا 2.1 میلیارد سال پیش، موجودات متابولیسمی را توسعه دادند که با کمک اکسیژن غذا را به انرژی تبدیل می کرد. این روش بسیار مؤثر تولید انرژی، زمینه ساز پیدایش موجودات پیچیده تر شد.

تیم همینگوی در حال بررسی ارتباط میان تحولات زمین شیمیایی و زیستی است. آن ها روشی جدید توسعه داده اند که با استفاده از ذرات کربن موجود در اوویدها، اندازه مخزن دریایی سازنده ها را در آن زمان به طور مستقیم تعیین می کند.

نتایج ما با تمام فرضیات قبلی در تضاد است ، همینگوی می گوید. طبق اندازه گیری های انجام شده، بین 1000 تا 541 میلیون سال پیش، اقیانوس ها نه بیشتر، بلکه 90 تا 99 درصد کمتر از امروز کربن آلی محلول داشته اند. تنها پس از فاجعه دوم اکسیژن بود که این مقدار به سطح کنونی یعنی 660 میلیارد تن رسید.

نویسنده اصلی، نیر گالیلی، می گوید: ما به توضیحات جدیدی برای ارتباط میان عصرهای یخبندان، حیات پیچیده و افزایش اکسیژن نیاز داریم. او کاهش شدید ذخایر کربن را با ظهور موجودات بزرگ تر در آن زمان توضیح می دهد: موجودات تک سلولی و چندسلولی اولیه پس از مرگ سریع تر فرو می ریختند و بارش دریایی را افزایش می دادند.

اما این ذرات کربن در لایه های عمیق تر اقیانوس بازیافت نمی شدند، چون اکسیژن بسیار کمی در آنجا وجود داشت. آن ها در کف دریا ته نشین می شدند و باعث کاهش شدید مخزن کربن آلی محلول می گردیدند. تنها زمانی که اکسیژن در اعماق دریا تجمع یافت، این مخزن دوباره رشد کرد و به حجم کنونی رسید.

اگرچه دوره های مورد مطالعه بسیار دور هستند، اما یافته های این پژوهش برای آینده اهمیت دارند. آن ها دیدگاه ما را درباره چگونگی شکل گیری حیات روی زمین و شاید سیارات دیگر تغییر می دهند. همچنین به ما کمک می کنند بفهمیم زمین چگونه به اختلالات واکنش نشان می دهد — و انسان یکی از این اختلالات است.

گرمایش و آلودگی اقیانوس ها که ناشی از فعالیت های انسانی است، در حال کاهش سطح اکسیژن دریایی است. بنابراین، نمی توان احتمال تکرار رویدادهای توصیف شده را در آینده ای دور رد کرد.