Gdyby nie było Księżyca, nie byłoby i nas. To on odpowiada za tlen w atmosferze Ziemi

O tym, że tlenu w atmosferze Ziemi nie zawsze było tak dużo jak teraz wiemy już dawno. Czego naukowcy jednak nie wiedzieli to to, co odpowiada za tę fundamentalną (szczególnie z naszej perspektywy) zmianę.

W najnowszym opracowaniu opublikowanym na łamach periodyku Nature Geoscience naukowcy wskazują, że za pojawienie się większych ilości tlenu w atmosferze Ziemi może odpowiadać spowolnienie tempa rotacji naszej planety, do którego doszło ponad 2 mld lat temu. Wcześniej Ziemia mogła wykonywać pełny obrót wokół własnej osi w ciągu zaledwie 6 godzin, obecnie są to już 24 godziny. Nie był to bynajmniej proces nagły, a trwający setki miliony lat. Jednak, jak przekonują naukowcy, dłuższa ekspozycja na światło słoneczne pozwoliła matom mikrobialnym uwalniać więcej tlenu do atmosfery. Więcej światła oznaczało dłuższe okresy uwalniania tlenu przez cyjanobakterie fotosyntetyczne.

Do takiego wniosku doszli naukowcy, którzy badają współczesne maty mikrobialne żyjące w studniach krasowych znajdujących się kilkadziesiąt metrów pod powierzchnią Jeziora Huron w Stanach Zjednoczonych. Naukowcy przekonani są, że znajdujące się tam wielobarwne maty mikrobialne przypominają pierwsze jednokomórkowe organizmy, które istniały na Ziemi miliardy lat temu i pokrywały zarówno lądy jak i dna oceaniczne.

W trakcie obserwacji naukowcy dostrzegli wyraźną zależność między rosnącą długością dnia a ilością uwalnianego przez mikroorganizmy tlenu.

W studni krasowej Middle Island Sinkhole na dnie jeziora Huron, o miejsce na górze walczą cyjanobakterie fotosyntetyzujące oraz bakterie siarkowe. Te drugie wykorzystują siarkę jako źródło energii. Obserwacje prowadzone w ciągu doby wskazują, że bakterie siarkowe fizycznie pokrywają cyjanobakterie rano i wieczorem, blokując im dostęp do światła słonecznego. Im dłuższy jednak jest dzień, tym bardziej bakterie siarkowe migrują w dół i na powierzchni maty pojawiają się cyjanobakterie, które w procesie fotosyntezy zaczynają uwalniać tlen.

Tak też mogło być ponad 2 miliardy lat temu. Gdy dzień był krótki, przez większą część czasu to inne bakterie, np. siarkowe, mogły znajdować się na powierzchni mat mikrobialnych. Gdy jednak Ziemia zwalniała stopniowo, a dzień się wydłużał, w końcu cyjanobakterie fotosyntetyzujące zaczęły pojawiać się w wierzchniej warstwie maty i uwalniać tlen.

Co więcej, spowalniająca rotacja Ziemi mogła doprowadzić - tak przynajmniej wskazują modele - do dwóch charakterystycznych okresów, tzw. katastrof tlenowych, w których ilość tlenu w atmosferze drastycznie wzrosła, a które miały miejsce 2,4 i 2 mld lat temu.

W tym kontekście warto zauważyć, że tempo rotacji Ziemi zmniejsza się wskutek oddziaływań pływowych ze strony krążącego wokół Ziemi Księżyca. Możliwe zatem, że gdyby Księżyca nie było, to i nie miałby kto pisać/czytać tego artykułu. Fascynujące.

Zdjęcie główne: Phil Hartmeyer, NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary