کشف احتمالی عامل پدیدآورنده حیات پیچیده روی زمین

پژوهشگران می‌گویند احتمالاً عاملی را که باعث شده است میلیاردها سال پیش، اکسیژن به اتمسفر و درون سنگ‌های زمین نفوذ کند، شناسایی کرده‌اند. یافته‌های جدید این افراد، نشان می‌دهند تا زمانی که این عامل بسیار مهم تغییرات جوی اساسی را به وجود نیاورده، فرآیند اکسیژنه کردن نیز رخ نداده است. میلیاردها سال پیش،‌ در اقیانوس‌های اولیه و اتمسفر زمین، هیچ اکسیژن آزادی وجود نداشت؛ هرچند سیانوباکتری‌ها می‌توانستند اکسیژن را به‌صورت یک عنصر مجزا تولید کنند اما این روند تأثیر چندانی نداشته است. اکسیژن آزاد با عناصر دیگری نظیر نیتروژن و کربن ترکیب نمی‌شود و موجودات هوازی ‌مانند انسان‌ها، برای زنده ماندن به آن نیاز دارند.

حدود ۳ میلیارد سال پیش، بسته‌های کوچکی از اکسیژن در اقیانوس‌ها نمایان شدند و حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش نیز به شکلی عجیب، میزان اکسیژن موجود در اتمسفر به‌سرعت افزایش یافت؛ به‌طوری که در یک بازه‌ی زمانی ۲۰۰ میلیون ساله، میزان اکسیژن موجود در اتمسفر چیزی در حدود ۱۰ هزار برابر بیشتر شد. این دوره که با نام «رویداد بزرگ اکسیژنی» شناخته می‌شود، تمام واکنش‌های شیمیایی سطح زمین را به‌طور کامل تغییر داد.

مَتیس اسمیت، زمین‌شناس دانشگاه بریتیش کلمبیا به همراه پروفسور کلاوس مِزگِر از دانشگاه برن، می‌دانند که رویداد بزرگ اکسیژنی در آن زمان ترکیبات قاره‌ها را نیز تغییر داده است؛ بنابراین آن‌ها به بررسی سوابق ژئوشیمی ۴۸ هزار سنگ معمولی و سنگ آذرین که از سرتاسر جهان جمع‌آوری شده‌اند، پرداختند تا بتوانند عاملی که این سنگ‌ها را در میلیاردها سال پیش به یکدیگر پیوند می‌دهد، کشف کنند.

مَتیس اسمیت، در جریان یک نشست خبری گفت:

مشخص شده است در همان زمانی که اکسیژن در اقیانوس‌ها انباشته می‌شد، تغییرات چشمگیری نیز در ترکیبات قاره‌ها به وجود آمده است. این‌طور به نظر می‌رسد که رویداد بزرگ اکسیژنی، منتظر بود تا رخ دهد. شاید این رویداد، همان چیزی بود که قاره‌ها برای رشد و تکامل به آن‌ نیاز داشتند.

در جزایر فارو و ایسلند امروزی، سنگ‌هایی وجود دارند که می‌توانند نمونه‌های بسیار خوبی از ترکیبات قاره‌ها، پیش از آغاز فرآیند اکسیژن‌زنی باشند. سنگ‌های موجود در این نواحی، مملو از منیزیم هستند و مقدار اندکی نیز سیلیکا در آن‌ها وجود دارد. در گذشته‌ی بسیار دور، سنگ‌ها، حاوی الیوین معدنی بوده‌اند. چنین سنگ‌هایی وقتی با آب در تماس هستند، به آغازکننده فرآیندهای شیمیایی خاصی که اکسیژن نیز در آن‌ها دخیل است، تبدیل می‌شوند و اکسیژن را مصرف می‌کنند و مانع از انباشته شدن آن می‌شوند. این احتمالاً اتفاقی است که در روزهای نخستین تاریخ زمین، برای اکسیژن تولیدشده توسط سیانوباکتری‌ها رخ داده است.

با گذشت زمان، پوسته‌ی قاره‌ها تکامل یافت و به شکلی که امروز دارد، شباهت پیدا کرد. با این تکامل، الیوین تقریباً ناپدید شد و فرآیندهای شیمیایی خاصی را که آغاز می‌کرد، از بین رفتند. این اتفاق به اکسیژن اجازه‌ی انباشته شدن داد. وقتی که اقیانوس‌ها مملو از اکسیژن شدند، با تبخیر خود، گاز اکسیژن را به داخل اتمسفر وارد کردند.

مَتیس اسمیت در این خصوص می‌گوید:

تا جایی که ما می‌دانیم، به نظر می‌رسد که این اتفاق، لحظه‌ی آغاز تنوع حیات بوده است. پس از این اتفاق، زمین بیش از پیش سکونت‌پذیر شد و برای تکامل حیات پیچیده، بستر مناسب فراهم شد. وقوع یک چنین اتفاقی، به یک عامل آغازکننده نیاز داشته است و ما احتمالاً آن را کشف کرده‌ایم.

اگرچه هنوز عاملی که باعث شد این تغییرات در قاره‌ها نیز آغاز شوند، ناشناخته مانده است؛ اما مَتیس اسمیت به این نکته اشاره کرده که شکل‌گیری تکتونیک مدرن صفحات زمین تقریباً از همان زمان آغاز شده است و بسیاری از پژوهشگران در حال نظر دادن در مورد رابطه‌ی میان این رویدادها هستند.

این پژوهش قصد اثبات نظریه تکامل یا به وجود آمدن موجودات زنده از مواد بی‌جان را ندارد؛ بلکه به این نکته اشاره می‌کند که با کشف چگونگی گسترش مهم‌ترین عامل برای شکل‌گیری حیات پیچیده، دانشمندان می‌توانند بخشی از معمای چگونگی پیدایش ریشه‌های حیات زمینی را کشف و این معما را حل کنند. یک چنین دانش باارزشی می‌تواند برای جستجوی حیات فرازمینی نیز مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر دانشمندان بر این باور هستند که دو سیاره از منظومه‌ی TRAPPIST-1، روی سطح خود آب مایع دارند. اگر دانشمندان بتوانند حضور اکسیژن را روی این سیاره‌ها تشخیص دهند، آنگاه شاید بتوانند موقعیت و ترکیبات قاره‌های سیاره‌های فراخورشیدی را نیز شناسایی کنند و بخشی از مجهولات معادله‌ی دریک را معلوم کنند.