SG.hu·2013. október 7.

A Föld oxigénjének rejtélyei

A Föld légköre egykor alig tartalmazott oxigént, évmilliárdokra volt szükség, hogy elegendő képződjön abból az elemből, ami életben tart minket. "Az emberek számára természetes az oxigén, mivel itt van, és folyamatosan lélegezzük" - mondta Dr. Donald E. Canfield, a Dél-Dániai Egyetem kutatója. "Azonban a miénk az egyetlen ismert bolygó, ami oxigénnel rendelkezik"

Bár a tudósok évtizedek óta küszködnek az oxigén térhódításának rekonstruálásával, több alapvető felfedezés is született. Az elmúlt két hét különösen fontos volt ebben a tekintetben, mivel Canfield és munkatársai két tanulmányt is publikáltak, melyek jelentős ismereteket adhatnak az oxigén történetének legfontosabb fejezeteihez. A kutatók megállapították, hogy az oxigénben gazdag légkör a geológia és a biológia egy komplikált viszonyának az eredménye.

Az ősi légkör tanulmányozásához a geokémikusok a régmúlt kőzeteinek úgynevezett kémiai ujjlenyomatait vizsgálják. Egyes kőzetek olyan molekulákat tartalmaznak, amik csak az oxigén jelenlétében jöhettek létre. Minél több ilyen molekulát találnak egy kőzetben, annál több oxigénnek kellett jelen lennie a légkörben az adott periódusban.

A Föld legősibb kőzeteiben nincs nyoma a légköri oxigénnek. A vizsgálatokból megállapítást nyert, hogy az oxigén helyett a kezdeti levegő főként széndioxidból, metánból és nitrogénből tevődött össze. A Nap sugarai létrehoztak némi szabad oxigént a széndioxiddal és más molekulákkal bekövetkezett reakcióikból, ez azonban szinte a kialakuláskor el is tűnt, az oxigén ugyanis egy nagyon "barátságos" elem, számtalan molekulával képes kötést alkotni, például a kövekben fellelhető vassal, melynek rozsda az eredménye. Vehetjük azonban a vulkánokból kitörő hidrogént, mellyel hidrogén peroxidot alkottak, más szavakkal a korai Föld egy hatalmas oxigén vákuum volt.

Ez hárommillió évvel ezelőtt változott meg. Canfield csapata szeptember végén számoltak be ennek az időszaknak a kőzeteiben talált oxigén ujjlenyomatokkal kapcsolatos felfedezéseiről. Becslésük szerint a hárommilliárd évvel ezelőtti légkör csupán 0,03 százalékával rendelkezett a mai oxigénszintnek. Ez nem hangzik soknak, mégis hatalmas elmozdulást jelentett a Föld kémiájában.

A napfény önmagában nem tudott ennyi oxigént hozzátenni a légkörhöz, csak az élet. Hárommilliárd évvel ezelőtt egyes mikrobák elsajátították a fotoszintézis képességét. Az óceán felszínén lebegve a napfény energiáját használták fel, hogy megéljenek és szaporodjanak a víz és a széndioxid segítségével, melléktermékként oxigént adva le. Ennek nagy részét elszívta a korábban említett vákuum, valamint a mikrobák halálakor, az oxigén reakcióba lépett szénmolekuláikkal. Egy kevés oxigén azonban visszamaradt, mivel a halott mikrobák szerves anyagának egy része lesüllyedt a felszínről az óceán fenekére, ahol az oxigén nem tudott reakcióba lépni vele, így a levegőben maradt.

Több százmillió év telt el így, és az oxigén továbbra is ritka maradt, azonban ebben az időszakban a vákuum is gyengülni kezdett. A bolygó lehűlt és vulkánjai is kevesebb hidrogént bocsátottak ki a légkörbe, így kevesebb oxigént szívtak el. Canfield szerint ez a gyengülő vákuum vezetett a geokémikusok által a kőzetekben észlelt hirtelen oxigénnövekedéshez körülbelül 2,3 milliárd évvel ezelőtt. "Eljutottunk ahhoz a ponthoz, ahol a Föld eléggé lehűlt ahhoz, hogy az egyensúly az oxigén javára billenjen" - mondta. Az oxigénrobbanás olaj lehetett az élet tüzére. A légköri oxigéntöbblet megtámadta a felszíni kőzeteket, foszfort és vasat szabadítva fel, melyek az óceánba áramolva tápanyagként szolgáltak, a mikrobák virágkorukat élték és még több oxigént juttattak a levegőbe.

A héten közzétett tanulmányukban, Canfield és kollégái szerint annyi oxigén került a légkörbe, hogy több ezer méterre behatoltak az óceán mélységeibe. Canfield elmélete szerint akkoriban az oxigénszint elérhette a mait, legalábbis egy ideig. Ez a robbanás azonban egyfajta önpusztítást is eredményezett az oxigén szemszögéből. A tengerfenékre záporozó mikrobák szénben gazdag kőzeteket hoztak létre. Később ezek a kőzetek kiemelkedve szárazföldeket alkottak, ahol reakcióba léphettek az oxigénnel, kivonva azt a légkörből. Az élet tehát újabb vákuumot kreált, melynek hatására 2 milliárd évvel ezelőtt az oxigénszint a mai 0,01 százalékára zuhant vissza.

Az élet és a bolygó tovább játszadozott az oxigénnel az elmúlt kétmilliárd év alatt. A növények fejlődésükkel elkezdtek hatalmas szénmennyiséget tárolni a fákban és más kemény szövetekben, kevesebb szenet hagyva, ami reakcióba léphetett az oxigénnel. 300 millió évvel ezelőtt az oxigénszint a mai másfélszerese volt, azonban a kontinensek mozgásával a bolygó földtana a sivatagoknak kedvezett, az erdős területek zsugorodtak, csökkentve az oxigénszinteket.

Ahogy Canfield előtt egyre jobban kibontakozik ez a történet, egyre bizonytalanabbá válik a jövőt illetően. Megtartja a Föld ezt a példátlan oxigén ellátást, vagy újra drasztikus csökkenésbe kezd? "Nem hiszem, hogy ezt pontosan meg lehetne jósolni" - összegzett. "Ez nagyban függ a földtan szeszélyeitől"

Kapcsolódó cikkek és linkek

Oxigént termelne a Marson a NASA Az oxigén visszanyerésén javítana a NASA Szinte oxigén nélkül éltek az elsõ állatok Újabb lépés a lítium-levegõ akkuk felé Oxigén légkört találtak a Dione holdon Rovarokkal kutatják az õsi oxigénszinteket Mesterséges kopoltyú búvároknak Mindenkit lepipálnak teherhordásban a nepáliak

Hozzászólások

Jelentkezz be a hozzászóláshoz.

Te megütöd azt a szintet, pontosabban nem éred el azt (nézõpont kérdése), ahol a vitán felül, vagy inkább helyett erõs kritikát kell irányodba kifejteni.

-1

Kritikán aluliak a témában a hozzászólásaid. <#levele>

Legalább a Föld és földkéreg elemi összetételének nézzél utána, mielõtt elkezdet hirdetni az alsóbbrendûségemet, onnan a magas lóról. <#papakacsint>

-1

"Akkor most elmagyarázom, hogy a #44 hsz-emben arra céloztam, hogy az általad leírt folyamat meglehetõsen sematikus és annak több mozzanata is erõsen vitatott már tudományos körökben is."

Persze, hogy sematikus - ez egy fórum és nem az egyetem, és egyenlõre te még az alapvetõ fogalmakkal sem vagy tisztában. Nem tudom te milyen tudományos köröket ismersz (az sg. nem az), de azt elárulhatnád, hogy tulajdonképpen KIK és MIT vitatnak pontosan...?

"Ha csak a Wikipédia vonatkozó cikkét nézed, akkor látod, hogy erõsen vitatható a CO2 a maihoz képest közel 350X-ére, 13%-ra történõ feldúsulása, ami elengedhetetlen, hogy az olvadáshoz szükséges üvegházhatás kialakuljon. Persze az a gáz, hogy ebben az esetben egy a maitól valszeg jelentõsen eltérõ légkört, felszíni viszonyokat kéne modellezni, amikor még a jelenlegi állapot folyamatai sem 100%-ig ismertek."

A wiki, mint ahogy én is írtam, hogy a co2 mellet a metánnak is nagy szerepe volt ebben, ami ugye sokkal erõsebb üvegházhatású gáz mint az elõbb említett. A légkörebe kerülõ vízgõz meg még erõsebb üvegházhatású gáz, és egy pozitív visszacsatolás jön létre. Mellesleg a vulkáni gázok - így a CO2 is beleértve - nem tudtak a Földi kõzetekkel reakcióba lépni, mivel az egész Földet jég borította, így volt lehetséges a feldúsulás. A Wiki valójában ezt írja, és nem azt amit te:

"The carbon dioxide levels necessary to unfreeze the Earth have been estimated as being 350 times what they are today, about 13% of the atmosphere. Since the Earth was almost completely covered with ice, carbon dioxide could not be withdrawn from the atmosphere by release of alkaline metal ions weathering out of siliceous rocks. Over 4 to 30 million years, enough CO2 and methane, mainly emitted by volcanoes, would accumulate to finally cause enough greenhouse effect to make surface ice melt in the tropics until a band of permanently ice-free land and water developed; this would be darker than the ice, and thus absorb more energy from the sun — initiating a "positive feedback"."

"Ahogy a legutóbbi eljegesedési állapot kb 10 000 éve (habár a korábbi periodícitást ismételve, azonban máig sem teljesen tisztázott okok miatt) visszahúzódott, ugyan így ismeretlen a mechanizmusa annak, hogy miért alakul ki a hógolyó Föld, vagy lesz vége hirtelen."

Már megint tárgyi tévedésben vagy, a glaciális eljegesedési korszakok, és a kriogén eljegesedés (azaz hógolyóföld) összekeverted... A kettõnek semmi köze egymáshoz, mások a kialakulási okok! A "lesz vége hirtelen" megint csak nem egzakt kifejezés, amint megint csak nem értek, hiszen az iskolában tanultad (tanultad?), hogy még csak kifelé tartunk a jégkorszakból, és ez már 10 ezer éve tart... Ez a hirtelen?

"Amit felvetettem, úgy tûnik a korábban ismertetett okokból nem ütötte meg nálad az észlelhetõség szintjét, ezért újra leírom, hogy egy egyszeri hirtelen hatás, ami jelentõsen befolyásolja a hó 90% körüli albedóját elindíthatott egy visszacsatolást, aminek a vége az olvadás megindulása, a hómentes felszín megjelenése, a hógolyó állapot megszûnése."

Veled ellentétben a kutatók tudják, hogy a Föld globális éghajlatát három dolog befolyásolja: 1. a légkör összetétele, 2. a kontinensek helyzete, 3. a Föld forgástengelyének megváltozása (illetve vannak még más okok, de azok a Földre nem vonatkoznak.) Egyébként a hógolyóföld elmélet egy elmélet csoport, ami szerint ez akár többször is lejátszódhatott a fiatal Földön. A "hirtelent" itt sem értem, és azt sem, hogy ezzel mit akarsz mondani.

"Felhívnám továbbá a figyelmedet arra a tényre, hogy a szupervulkánok megjelenése, a vulkanikus aktivitás valójában pont a légkörbe kerülõ részecskék miatt önmagukban a felszínt érõ napsugárzást gyengítõ, illetve a felhõképzõdést elõsegítõ hatásuknál fogva lehûlést okozhat!
Ergo lehet, hogy épp ellenkezõleg a maihoz képest erõteljesebb vulkáni aktivitás végén egyszerûen megszûnt a légkörbe kerülõ por utánpótlás, csökkent a felhõzet és a az abból hó formájában kihulló csapadék is, így megindult a felmelegedés."

Ha szereted a wikit akkor talán olvasd is néha, mielõtt ilyeneket írsz. Valóban igaz amit mondasz, rövidtávon eljegesedést okoz, viszont az üvegházhatású gázok kipárolgása és feldúsulása miatt hosszú távon éppen felmelegedést okoz. Egyébként vannak alternatív elméletek az olvadással no meg a jegesedéssel kapcsolatban, de ezeknek mind van egy közös pontja (amiért alternatív), sok kérdést nem válaszolnak meg, illetve tesztelhetetlen kijelentéseket tesznek. Ha hiba van az elméletben, az leginkább az éghajlati modellek tökéletlensége okozza, meg az, hogy nem tudunk eleget a légkörrõl, meg arról az idõszakról. Persze ettõl még lehet, hogy egy alternatív elmélet a helyes, csak igen valószínûtlen, és egyenlõre Te a kritizáláson kívül egyetlen érvet sem hoztál amellet, hogy valamelyik más elmélet az amit el tudnál fogadni. Ez a beszélgetés így csak a te tárgyi tévedéseid szokásos kijavítására pocsékolódott el. Nem akarsz inkább egy értelmes vitát ehelyett?

Õööööö.

Nos látom, hogy erõteljes kihívásokkal kûzdesz atekintettben, hogy az írott szöveg mögöttes tartalmát meglásd. Nos, hát van ilyen, de ez erõsen megnehezíti az esetedben, hogy hatékonyan kommunikálj a fórumokon, pl mert számodra az olyan dolgok, mint humor, meg irónia meglehetõsen bizarr dolgok. Van ilyen, nincs ezzel semmi gond, csak arra vigyázz, hogy ne reagáld túl a dolgokat.

Ennyit a lelki fejlõdésed érdekében adott jótanácsokról.

Akkor most elmagyarázom, hogy a #44 hsz-emben arra céloztam, hogy az általad leírt folyamat meglehetõsen sematikus és annak több mozzanata is erõsen vitatott már tudományos körökben is.

Ha csak a Wikipédia vonatkozó cikkét nézed, akkor látod, hogy erõsen vitatható a CO2 a maihoz képest közel 350X-ére, 13%-ra történõ feldúsulása, ami elengedhetetlen, hogy az olvadáshoz szükséges üvegházhatás kialakuljon. Persze az a gáz, hogy ebben az esetben egy a maitól valszeg jelentõsen eltérõ légkört, felszíni viszonyokat kéne modellezni, amikor még a jelenlegi állapot folyamatai sem 100%-ig ismertek.

Ahogy a legutóbbi eljegesedési állapot kb 10 000 éve (habár a korábbi periodícitást ismételve, azonban máig sem teljesen tisztázott okok miatt) visszahúzódott, ugyan így ismeretlen a mechanizmusa annak, hogy miért alakul ki a hógolyó Föld, vagy lesz vége hirtelen.

Amit felvetettem, úgy tûnik a korábban ismertetett okokból nem ütötte meg nálad az észlelhetõség szintjét, ezért újra leírom, hogy egy egyszeri hirtelen hatás, ami jelentõsen befolyásolja a hó 90% körüli albedóját elindíthatott egy visszacsatolást, aminek a vége az olvadás megindulása, a hómentes felszín megjelenése, a hógolyó állapot megszûnése.

Felhívnám továbbá a figyelmedet arra a tényre, hogy a szupervulkánok megjelenése, a vulkanikus aktivitás valójában pont a légkörbe kerülõ részecskék miatt önmagukban a felszínt érõ napsugárzást gyengítõ, illetve a felhõképzõdést elõsegítõ hatásuknál fogva lehûlést okozhat!
Ergo lehet, hogy épp ellenkezõleg a maihoz képest erõteljesebb vulkáni aktivitás végén egyszerûen megszûnt a légkörbe kerülõ por utánpótlás, csökkent a felhõzet és a az abból hó formájában kihulló csapadék is, így megindult a felmelegedés.

Röviden.

-1

Igen, egy olyan embernek válaszoltam, aki azt sem érti, hogy a természetben körforgás van, és az mi is tulajdonképpen. Szerintem õ még leragadt az olyan komplikált kérdéseknél, hogy az égbõl hogyan esik az esõ, és miért nem fogyott már belõle el a víz, és miért nem lep akkor minket el teljesen az óceán.

Ja, bocs, látom hogy csak idéztél.

Nem lenne értelme kiszámolni. Ugyanis a Föld belsejébõl továbbra is áramlik a szén-dioxid, ráadásul azt fogyasztó folyamatok is vannak. A mészkõhegységeknek óriási szén-dioxid tartalma van, ami nem szénhidrát, ezért a vita némileg értelmetlen.

"Ez ugye mind szép és jó.
Már csak az a kérdés honnan a búbánatból volt annyi széndioxid a légkörben?
Azt miért nem számolják ki a tudósok, hogy milyen összetételû légkör kellett ahhoz, hogy mára ennyi oxigén lehessen a légkörben?"

Mondjuk onnan, hogy a kezdetek kezdetén, amikor az anyag a gravitáció hatására elkezdett sûrûsödni, akkor egy folyékony láva volt az egész,, tehát kurva meleg, és ebben a közegben az oxigén reakcióba lép a hidrogénnel meg a szénnel. Így víz és széndioxid és más vegyületek formájában lekötésre került az összes oxigén. Na így volt ott a széndioxid. Persze ez általános iskolai kémia anyagot feltételez, mint ismeretet. És ugye, ha ez nincs meg neked, akkor nem tudsz okosakat mondani a témában.

<#unalmas>

"Szóval már te sem hiszel az evolúciós mesében?"

Nem hiszek az evolúcióban, mit ahogy a gravitációban sem hiszek. Tudás is van a világon, de aki csak a provokálás beteges élvezete miatt beszélget mákosokkal, annak ezt hiába is mondanám.

További bejegyzések a fórumban...