Голямо събитие за насищане с кислород
Голямото кислородно събитие (GOE) е въвеждането на свободен кислород в атмосферата. То е причинено от цианобактерии, които извършват фотосинтеза. Продължило е много дълго - от преди около три милиарда години до преди около един милиард години.
Фотосинтезата е произвеждала кислород както преди, така и след GOE. Разликата е, че преди GOE органичната материя и разтвореното желязо са улавяли химически свободния кислород. На Земята има много желязо, а желязото има по-висока разтворимост от неговите оксиди, така че в океаните е имало много разтворено желязо. То се е превърнало в железеноксид и е направило огромни отлагания под формата на ивичести железни скали от архейската и протерозойската ера. Когато не е останало достатъчно желязо, за да улови повече кислород, в атмосферата се е натрупал свободен кислород. Това е било ГОЕ.
По онова време кислородът е токсичен за повечето анаеробни обитатели на Земята. Тъй като цианобактериите произвеждали кислород и изграждали своите строматолити, те променяли средата за другите протисти. Тъй като другите протисти не са имали начин да се справят с кислорода, повечето от тях са щели да изчезнат. Друга последица е въздействието на свободния кислород върху атмосферния метан, който е парников газ. Реакцията отстранила метана и предизвикала хуронското заледяване - вероятно най-дългият снежен епизод на Земята в историята. Оттогава свободният кислород е важна част от атмосферата.
Натрупване на O2 в земната атмосфера. Червената и зелената линия представят диапазона на оценките, а времето е измерено в милиарди години назад (Ga). Етап 1 (3,85-2,45 Ga): Практически няма О2 в атмосферата. Етап 2 (2,45-1,85 Ga): О2 се произвежда, но се абсорбира в океаните и скалите на морското дъно. Етап 3 (1,85-0,85 Га): О2 започва да се отделя от океаните, но се абсорбира от земните повърхности. Етапи 4 и 5 (от 0,85 до наши дни): О2 потъва и газът се натрупва.
Времеви график
Доказано е, че свободният кислород е бил произведен за първи път от фотосинтезиращи организми (прокариотни, а по-късно еукариотни), които са отделяли кислород като отпадъчен продукт. Тези организми са живели много преди ГОЕ, може би преди 3500 милиона години (mya). Произведеният от тях кислород бързо е бил отстранен от атмосферата чрез "масово ръждясване", което е довело до отлагането на желязно-лентови образувания. Кислородът е започнал да се задържа в атмосферата в малки количества едва малко (~50 милиона години) преди началото на ГОЕ. Без изтегляне кислородът би се натрупал много бързо. При днешните темпове на фотосинтеза (които са много по-големи от тези в свободния от сухоземни растения Прекамбрий) съвременните нива на О2 в атмосферата биха могли да се образуват за около 2000 години.
Резюме:
- 3 500 миа Архайски еон: производство на кислород от цианобактерии в строматолити.
- Кислородът води до отлагане на желязо под формата на железни оксиди в лентовидни железни формации.
- c. 2400 mya Палеопротерозойска ера: свободният кислород изтича в атмосферата, като се абсорбира предимно на сушата.
- c. 850 миа Неопротерозойска ера: кислородът започва да се натрупва в атмосферата. Продължава да се увеличава през палеозойската ера до сегашните нива.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява Голямото кислородно събитие (ГОС)?
О: GOE е създаването на свободен кислород в нашата атмосфера, причинено от цианобактерии, които извършват фотосинтеза. То се е състояло в продължение на дълъг период от време, от преди три милиарда години до преди около един милиард години.
В: Как се е случило ГОЕ?
О: Преди GOE органичната материя и разтвореното желязо са улавяли химически свободния кислород. Когато не е останало достатъчно желязо, за да улови повече кислород, свободният кислород се е натрупал в атмосферата, което е било ГОЕ.
В: Какви са някои от последиците от ГОЕ?
О: Кислородът е бил токсичен за повечето анаеробни обитатели на Земята по онова време, така че много от тях са изчезнали. Свободният кислород също така е реагирал с атмосферния метан, парников газ, като го е отстранил и е предизвикал хуронското заледяване - може би най-дългият снежен епизод на Земята в историята. Оттогава свободният кислород е важна част от нашата атмосфера.
В: Какво представляват строматолитите?
О: Строматолитите са слоести структури, образувани от цианобактерии, които могат да бъдат открити в плитки водни среди като лагуни и приливни басейни. Те се образуват, когато бактериите улавят частици седимент в слоевете си от слуз и с течение на времето образуват рогозки една върху друга.
Въпрос: Как фотосинтезата е повлияла на Земята преди и след ГОЕ?
О: Фотосинтезата е произвеждала кислород както преди, така и след ГОЕ; преди това обаче целият свободен кислород е бил улавян от органични вещества или разтворено желязо, докато след това част от свободния кислород може да се натрупва в атмосферата поради липсата на налично желязо за улавянето му.
Въпрос: Кога се е случило това събитие?
О: Голямото кислородно събитие се е състояло преди три милиарда години до преди около един милиард години.
