Έρευνα: Πότε η Γη θα μείνει χωρίς οξυγόνο και γιατί. Τίποτα δεν είναι αιώνιο.
Έρευνα:
Πότε η Γη θα μείνει χωρίς οξυγόνο και γιατί.
Τίποτα δεν είναι αιώνιο.
Μέσα σε περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια, η πλούσια σε οξυγόνο ατμόσφαιρα της Γης θα επιστρέψει σε μια χαμηλή σε οξυγόνο και πλούσια σε μεθάνιο σύνθεση, σύμφωνα με επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Nature Geoscience.
Η ανακάλυψη αυτή υποδεικνύει πως το οξυγόνο της ατμόσφαιρας δεν είναι μόνιμο σε κατοικήσιμους κόσμους, κάτι που δείχνει πράγματα ως προς την αναζήτηση ζωής σε άλλους πλανήτες σαν τη Γη.
Μία ένδειξη πιθανής ζωής σε έναν πλανήτη είναι ο εντοπισμός μιας πλούσιας σε οξυγόνο ατμόσφαιρας, καθώς δείχνει την ύπαρξη φυτών και φωτοσύνθεσης. Η παρούσα ατμόσφαιρα της Γης, εξαιρετικά πλούσια σε οξυγόνο, αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό της βιόσφαιράς της- ωστόσο η διάρκεια ζωής των βασιζόμενων σε οξυγόνο βιοϋπογραφών στην ατμόσφαιρα της Γης είναι αβέβαιη, ειδικά για το μακρινό μέλλον.
Για τους σκοπούς της νέας μελέτης, επιστήμονες του Georgia Tech και του Πανεπιστημίου του Τόχο μελέτησαν τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του ατμοσφαιρικού οξυγόνου της Γης. Ειδικότερα, οι Καζούμι Οζάκι και Κρίστοφερ Ράινχαρντ έφτιαξαν μοντέλα των συστημάτων της Γης, περιλαμβανομένων των κλιματικών, βιολογικών και γεωλογικών διαδικασιών για την εξέταση της χρονικής κλίμακας των ατμοσφαιρικών συνθηκών στη Γη. Όπως διαπίστωσαν, η πλούσια σε οξυγόνο ατμόσφαιρα της Γης θα συνεχίσει να υφίσταται πιθανότατα για άλλο ένα δισεκατομμύριο χρόνια πριν μια ταχεία απο-οξυγόνωση την πάει πίσω στα δεδομένα της πρώιμης Γης, πριν το αποκαλούμενο «Great Oxidation Event» (Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης) περίπου 2,5 δισ. χρόνια στο παρελθόν.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι ο εντοπισμός του ατμοσφαιρικού οξυγόνου στη Γη θα μπορούσε να είναι δυνατός «μόλις» για το 20%-30% της «ζωής» του πλανήτη μας. Εάν αυτό ισχύει και για άλλους πλανήτες, σημειώνουν, τότε χρειάζονται επιπρόσθετες βιοϋπογραφές στην αναζήτηση για εξωγήινη ζωή.
Όπως αναφέρεται σε σχετικό δημοσίευμα του New Atlas, εκτιμάται πως σε περίπου 1,1 δισ. χρόνια από σήμερα τα επίπεδα οξυγόνου θα πέσουν περίπου στο 1% των σημερινών. Ο βασικός λόγος της απο-οξυγόνωσης αυτής, σύμφωνα με τα μοντέλα, είναι ο Ήλιος: Καθώς γηράσκει, το άστρο μας (το οποίο, παρεμπιπτόντως, εκτιμάται πως σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια θα έχει διασταλεί σε βαθμό που θα «καταπιεί» τη Γη) γίνεται φωτεινότερο και θερμότερο, κάτι που αυξάνει τη θερμοκρασία στην επιφάνεια και διασπά το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Οι παράγοντες αυτοί θα σκοτώσουν τη χλωρίδα του πλανήτη μας, στερώντας τον από την κύρια πηγή οξυγόνου. Εν τέλει, η ατμόσφαιρα θα φτάσει να θυμίζει αυτήν του μακρινού παρελθόντος, πριν από περίπου 2,5 δισ. χρόνια, όταν μικρόβια και αργότερα φυτά άρχισαν να παράγουν οξυγόνο σε μεγάλες ποσότητες, κάτι που άνοιξε τον δρόμο για την εμφάνιση πολυκυτταρικής ζωής.
Κώστας Μαυραγάνης
2/3/2021
ΣΧΕΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ
1.
Οι πρώτοι οργανισμοί “ανέπνευσαν” οξυγόνο στη Γη
πριν 3,1 δισ. χρόνια.
Οι πρώτοι οργανισμοί που «ανέπνευσαν» οξυγόνο, εμφανίστηκαν περίπου πριν 3,1 δισεκατομμύρια χρόνια, σύμφωνα με νέες επιστημονικές εκτιμήσεις. Η νέα ισραηλινή γενετική ανάλυση πολλών διαφορετικών οικογενειών μικροοργανισμών κατέληξε στο μάλλον απροσδόκητο συμπέρασμα ότι η χρήση οξυγόνου από τους έμβιους μικροσκοπικούς οργανισμούς είχε ξεκινήσει σχεδόν 600 εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα από το λεγόμενο «Μεγάλο Οξυγονωτικό Συμβάν», που γέμισε την ατμόσφαιρα της Γης με αέριο οξυγόνο πριν περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι Ισραηλινοί ερευνητές, με επικεφαλής τον βιοχημικό Νταν Ταουφίκ του Ινστιτούτου Επιστημών Weizmann, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για θέματα οικολογίας και εξέλιξης «Nature Ecology & Evolution», σύμφωνα με το «Science» ανέλυσαν τα γονιδιώματα 130 οικογενειών προκαρυωτικών οργανισμών, που είναι σήμερα απόγονοι των αρχαιότερων μικροβίων, βακτηρίων και άλλων μικροοργανισμών στον πλανήτη μας. Δημιουργήθηκε έτσι ένα εξελικτικό «οικογενειακό δέντρο» με τη χρήση γονιδίων από περίπου 700 ένζυμα, τα οποία είτε χρησιμοποιούν οξυγόνο, είτε το παράγουν. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του «μοριακού ρολογιού», έκαναν εκτιμήσεις για το πότε καθένα από αυτά τα ένζυμα εξελίχθηκε.
Από τις 130 οικογένειες μικροοργανισμών, για τις 36 κατέστη εφικτό να γίνει χρονολόγηση με σχετικά υψηλό βαθμό ακρίβειας, σύμφωνα με τους ερευνητές. Όπως δήλωσε ο δρ Ταουφίκ, «είδαμε κάτι αρκετά εντυπωσιακό: μια ξεκάθαρη ανάδυση μικροβίων που χρησιμοποιούσαν οξυγόνο πριν 3 έως 3,1 εκατομμύρια χρόνια». Οι 22 από τις 36 οικογένειες μικροοργανισμών φαίνεται να εμφανίστηκαν ακριβώς εκείνη την εποχή, οι 12 αργότερα, ενώ μόνο δύο νωρίτερα.
Η εμφάνιση πρωτεϊνών (ενζύμων) που κάνουν χρήση οξυγόνου, σηματοδότησε ένα κομβικό στάδιο για την εμφάνιση των αερόβιων μικροβίων, μια μετάβαση από έναν προηγούμενο κατά βάση αναερόβιο κόσμο. Οι επιστήμονες γενικά συμφωνούν ότι η ατμόσφαιρα και οι ωκεανοί της αρχέγονης Γης στερούνταν αέριου οξυγόνου. Υπάρχουν πάντως κάποιες ενδείξεις ότι σχετικά σύντομα υπήρξε κάποια ποσότητα οξυγόνου, καθώς τα κυανοβακτήρια -οι πρώιμοι φωτοσυνθετικοί μικροοργανισμοί- πιθανώς πριν 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια είχαν αρχίσει να απελευθερώνουν οξυγόνο ως υποπροϊόν, αλλά δεν το χρησιμοποιούσαν οι ίδιοι. Η χρήση του οξυγόνου για «αναπνοή» άργησε μερικές ακόμη εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Η νέα ισραηλινή μελέτη εκτιμά -με βάση την αναδρομική γενετική ανάλυση- ότι περίπου πριν 3,1 δισεκατομμύρια χρόνια εμφανίστηκαν μικροοργανισμοί που άρχισαν να «αναπνέουν» το οξυγόνο και να το αξιοποιούν για μεγαλύτερη παραγωγή ενέργειας. Πιθανώς η ικανότητα αναπνοής/χρήσης του οξυγόνου εξελίχτηκε αργά, αρχικά σε μικρούς θύλακες, και σταδιακά εξαπλώθηκε στον πλανήτη στη διάρκεια των επόμενων εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών.
Μετά και το «Μεγάλο Οξυγονωτικό Συμβάν» που ακολούθησε, το περιβάλλον του πλανήτη μας άρχισε να μεταμορφώνεται δραματικά και η ζωή γνώρισε μια πραγματική «έκρηξη» χάρη στο οξυγόνο. Υπήρξε έτσι η εξέλιξη των πολυκύτταρων οργανισμών και τελικά των ζώων και των ανθρώπων. Άλλοι πάντως επιστήμονες, όπως ο εξελικτικός βιολόγος Πάτρικ Σιχ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, εμφανίστηκαν πιο επιφυλακτικοί, επειδή η μέθοδος του «μοριακού ρολογιού», στην οποία βασίστηκε η γενετική ανάλυση και χρονολόγηση, είναι ακόμη μια εξελισσόμενη επιστήμη και συνεπώς τα συμπεράσματά της έχουν ένα βαθμό αμφιβολίας.
ΑΠΕ-ΜΠΕ
26/02/2021
MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY VIA GETTY IMAGES
2.
Από πού προήλθε o αστεροειδής που εξαφάνισε τους δεινόσαυρους:
Μια νέα θεωρία.
Νέα θεωρία για την πιθανή προέλευση του αντικειμένου που προκάλεσε «Αρμαγεδδώνα». Όταν έπεσε στη Γη, περίπου 66 εκατομμύρια χρόνια πριν, άλλαξε την ιστορία του πλανήτη: Το αντικείμενο που δημιούργησε τον κρατήρα Τσιξουλούμπ, στα ανοιχτά του Μεξικού, έφερε τέλος στην κυριαρχία των δεινοσαύρων, εκκινώντας την εξαφάνισή τους, όπως και περίπου τα 3/4 των ειδών φυτών και ζώων του πλανήτη. Η προέλευσή του, ωστόσο, εξακολουθεί να αποτελεί αίνιγμα: Από πού ήρθε ο αστεροειδής ή κομήτης, και πώς έφτασε να πέσει στη Γη;
Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports δύο ερευνητές του Center for Astrophysics/ Harvard και Smithsonian θεωρούν ότι έχουν την απάντηση.
Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports, ο προπτυχιακός αστροφυσικής Αμίρ Σιράζ του Χάρβαρντ και ο αστρονόμος Άβι Λεμπ παρουσιάζουν μια νέα θεωρία που θα μπορούσε να εξηγεί την προέλευση και το ταξίδι του αντικειμένου.
Χρησιμοποιώντας στατιστικές αναλύσεις και βαρυτικές προσομοιώσεις, οι Σιράζ και Λεμπ υπολογίζουν ότι ένα σημαντικό τμήμα των μακροπερίοδων κομητών προέρχονται από το Νέφος του Όορτ, μια παγωμένη σφαιρική περιοχή διαφόρων υλικών στα όρια του Ηλιακού Συστήματος, μπορούν να εκτραπούν από την πορεία τους λόγω της βαρυτικής επιρροής του Δία.
«Το Ηλιακό Σύστημα λειτουργεί ως ένα είδος φλίπερ» εξηγεί ο Σιράζ. «Ο Δίας, ο μεγαλύτερος πλανήτης, στέλνει εισερχόμενους μακροπερίοδους κομήτες σε τροχιές που τους φέρνουν πολύ κοντά στον Ήλιο».
Κατά το κοντινό τους πέρασμα από τον Ήλιο, οι κομήτες αυτοί (οι αποκαλούμενοι «sungrazers») μπορούν να δεχτούν ισχυρές δυνάμεις που σπάνε κομμάτια τους, με αποτέλεσμα τη δημιουργία θραυσμάτων. Ως εκ τούτου, σε περίπτωση που ένας μεγάλος κομήτης διασπαστεί σε πολλά μικρά κομμάτια, κατά την επιστροφή προς το Νέφος του Όορτ, υπάρχει αυξημένη πιθανότητα ένα από αυτά τα θραύσματα να χτυπήσει τη Γη, σημειώνει ο Σιράζ.
Οι νέοι υπολογισμοί στο πλαίσιο της θεωρίας των Σιράζ και Λεμπ αυξάνουν τις πιθανότητες οι μακροπερίοδοι κομήτες να πέσουν στη Γη κατά 10 περίπου φορές, και δείχνουν ότι περίπου των 20% των μακροπερίοδων κομητών γίνονται «sungrazers».
Οι δύο ερευνητές λένε ότι ο ρυθμός πρόσκρουσης στον οποίο καταλήγουν συνάδει με την ηλικία του Τσιξουλούμπ, παρέχοντας μια ικανοποιητική εξήγηση για την προέλευσή του- όπως και άλλων αντικειμένων σαν αυτό.
«Το επιστημονικό μας άρθρο παρέχει μια βάση που εξηγεί την εμφάνιση/ συχνότητα αυτού του φαινομένου» λέει ο Λεμπ. «Δείχνουμε πως, πρακτικά, αν διασπάσεις έναν κομήτη καθώς πλησιάζει στον Ήλιο, θα μπορούσε να επιφέρει τον κατάλληλο ρυθμό γεγονότων και επίσης το είδος πρόσκρουσης που σκότωσε τους δεινόσαυρους».
Ευρήματα από τον κρατήρα υποδεικνύουν πως το αντικείμενο ήταν από ανθρακούχο χονδρίτη, και η θεωρία των δύο ερευνητών ίσως εξηγεί αυτή την ασυνήθιστη σύσταση. Σημειώνεται πως μια δημοφιλής θεωρία για την προέλευση του αντικειμένου λέει ότι προήλθε από την κύρια ζώνη αστεροειδών, η οποία βρίσκεται μεταξύ Δία και Άρη. Ωστόσο οι ανθρακούχοι χονδρίτες είναι σπάνιοι μεταξύ των αστεροειδών της κύριας ζώνης, αλλά πιθανώς ιδιαίτερα συχνοί μεταξύ των μακροπερίοδων κομητών.
Άλλοι παρόμοιοι κρατήρες υποδεικνύουν ίδια σύσταση- μεταξύ αυτών ένα αντικείμενο που έπεσε περίπου 2 δισ. χρόνια πριν και άφησε πίσω του τον κρατήρα Βρεντεφόρτ στη Νότια Αφρική, που είναι ο μεγαλύτερος επιβεβαιωμένος κρατήρας στην ιστορία της Γης, και αυτό που άφησε τον κρατήρα Ζαμανσίν στο Καζακστάν, που είναι ο μεγαλύτερος επιβεβαιωμένος κρατήρας του τελευταίου ενός εκατομμυρίου ετών. Οι ερευνητές λένε ότι το χρονοδιάγραμμα αυτών των προσκρούσεων συνάδει με τους υπολογισμούς τους ως προς τους κομήτες μεγέθους αντίστοιχου αυτού του Τσιξουλούμπ που υποβάλλονται σε αυτές τις διαδικασίες.
Κώστας Μαυραγάνης
15/02/2021