लगभग 2.4 अरब साल पहले, पृथ्वी के लिए सब कुछ बदल गया। वह समय था महान ऑक्सीकरण घटना (जीओई), जब प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया ने ऑक्सीजन के साथ वातावरण को भर दिया, पृथ्वी के किनारों पर जीवन रूपों का उपयोग करके जल्दी, गैर-ऑक्सीजन को गायब कर दिया। जीओई ने आज हम जिस पृथ्वी को देखते हैं, उसके लिए नींव रखी, जटिल, ऑक्सीजन-श्वास जीवन रूपों का प्रभुत्व है।
लेकिन जीओई के समय के बारे में एक विवरण है जिससे वैज्ञानिक स्तब्ध हैं। प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया वास्तविक जीओई से बहुत पहले ऑक्सीजन को पंप कर रहे थे; सैकड़ों लाखों साल पहले, वास्तव में।
कहां गई सारी ऑक्सीजन?
एक नए अध्ययन ने उस प्रश्न की जांच की। मुख्य लेखक पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता शिंटारो कडोया हैं। अध्ययन का शीर्षक है ' मेंटल डेटा का मतलब है कि ऑक्सीकरण योग्य ज्वालामुखी गैसों की गिरावट से ग्रेट ऑक्सीडेशन शुरू हो सकता है ।' यह नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल में प्रकाशित हुआ है।
पृथ्वी का आवरण, वातावरण और जीवन एक प्रकार के बहुपत्नी प्रतिक्रिया पाश में एक साथ जुड़े हुए हैं। वे सभी एक दूसरे को प्रभावित करते हैं। उनके पास पूरे ग्रह का लंबा इतिहास है, और वे आज भी करते हैं। कोई बच निकलने वाली रसायन नहीं है।
जब प्रकाश संश्लेषक जीवनरूप दिखाई दिए, तो उन्होंने अपने चयापचय के उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन करना शुरू कर दिया। लेकिन सबसे पहले, वह ऑक्सीजन वातावरण में केंद्रित नहीं थी। यह ज्वालामुखियों के कारण है, और उस सामग्री का श्रृंगार जो ज्वालामुखी पृथ्वी से लाए हैं आच्छादन , इस नए अध्ययन के अनुसार।
जब ज्वालामुखी सक्रिय होते हैं, तो वे बड़ी मात्रा में गैसों को वायुमंडल में भेजते हैं। उन गैसों की प्रकृति पृथ्वी के मेंटल में मौजूद पदार्थों की प्रकृति पर निर्भर करती है। इससे पहले पृथ्वी के इतिहास में, ज्वालामुखियों ने बहुत सारे हाइड्रोजन वितरित किए, उदाहरण के लिए, मेंटल से वायुमंडल में।
पृथ्वी की परतें, एक विभेदित ग्रह पिंड। साभार: विकिपीडिया कॉमन्स/सुरचित
ऑक्सीजन एक स्विंगर है। यह अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है, और हाइड्रोजन जैसी चीजों के साथ संयोजन करने में संकोच नहीं करता है। और ठीक ऐसा ही हुआ। यह केवल हाइड्रोजन के साथ ही नहीं हुआ, यह सभी प्रकार की अन्य सामग्रियों के साथ हुआ जो ज्वालामुखी सतह पर लाए।
इसलिए भले ही वे शुरुआती ऑक्सीजन-उत्पादक जीवनरूप इसे वह सब कुछ दे रहे थे जो उनके पास था, वे एक कठिन लड़ाई लड़ रहे थे। उन्होंने हाइड्रोजन जैसी चीजों के साथ जो ऑक्सीजन पैदा की, उसे वायुमंडल से हटा दिया गया।
'मूल रूप से, ऑक्सीकरण योग्य ज्वालामुखीय गैसों की आपूर्ति प्रकाश संश्लेषण के विकसित होने के बाद सैकड़ों लाखों वर्षों तक प्रकाश संश्लेषक ऑक्सीजन को अवशोषित करने में सक्षम थी।'
डेविड कैटलिंग, अध्ययन सह-लेखक, पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान के यूडब्ल्यू प्रोफेसर
तो पृथ्वी के प्राचीन मेंटल की सामग्री ज्वालामुखी गतिविधि के माध्यम से ऑक्सीजन की वायुमंडलीय एकाग्रता को नियंत्रित कर रही थी। और जब तक वातावरण में पर्याप्त ऑक्सीजन केंद्रित नहीं हो जाती, तब तक जटिल बहुकोशिकीय जीवन नहीं चल सकता था।
चीजें ठप पड़ी थीं।
प्रारंभिक पृथ्वी न केवल वर्तमान पृथ्वी की तुलना में अधिक ज्वालामुखी थी। मेंटल की संरचना अलग थी, जिसका अर्थ है कि विस्फोटों में गैसों की संरचना अलग थी। अलास्का में माउंट रिडाउट ज्वालामुखी। इमेज क्रेडिट: आर. क्लूकास द्वारा - http://pubs.usgs.gov/dds/dds-39/album.html और http://gallery.usgs.gov/photos/03_29_2013_otk7Nay4LH_03_29_2013_5#.UrvS2vfTnrc, पब्लिक डोमेन, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5768911
पूर्ववर्ती 2019 अध्ययन ने दिखाया कि पृथ्वी के प्राचीन मेंटल में अब की तुलना में कम ऑक्सीजन है, और अधिक पदार्थ हैं जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। वह अध्ययन कनाडा और दक्षिण अफ्रीका में ज्वालामुखीय चट्टानों पर आधारित था जो 3.55 अरब वर्ष पुराने थे। यह यह भी दर्शाता है कि समय बीतने के साथ-साथ पृथ्वी का मेंटल धीरे-धीरे अधिक ऑक्सीकृत हो गया है।
उस 2019 के पेपर के कुछ लेखक भी इस नए शोध में शामिल हैं। यह नया कार्य इस बात पर अधिक विस्तृत रूप से विचार करता है कि कैसे पृथ्वी के मेंटल में परिवर्तन के कारण वायुमंडल में छोड़ी गई ज्वालामुखी गैसों में परिवर्तन हुआ।
कार्य पृथ्वी के इतिहास में एक अवधि पर केंद्रित है जिसे कहा जाता है आर्कियन इओन , जो लगभग 4 अरब साल पहले शुरू हुआ था। उस समय, पृथ्वी केवल 500 मिलियन वर्ष पुरानी थी। उस समय बहुत अधिक ज्वालामुखीय गतिविधि थी, और वह सारी ज्वालामुखी गतिविधि मैग्मा और भूमिगत गैसों द्वारा पोषित थी।
मेंटल पृथ्वी की सबसे नरम परत है, जो के ठीक नीचे है पपड़ी . इस नए अध्ययन से पता चलता है कि उस समय मेंटल की सामग्री अलग थी। इसमें अधिक सामग्री थी जो अभी तक ऑक्सीकृत नहीं हुई थी। तो उस सभी प्राचीन ज्वालामुखीय गतिविधि ने वायुमंडलीय ऑक्सीजन के संयोजन के लिए पर्याप्त सामग्री का उत्पादन किया, जिसने वातावरण से ऑक्सीजन को हटा दिया।
फिर पूरी प्रक्रिया में एक टिपिंग पॉइंट था।
लगभग 2.5 अरब साल पहले के जीवाश्म स्ट्रोमेटोलाइट्स के ये विशाल टीले दक्षिण अफ्रीका में स्थित हैं। पैमाने के लिए, शीर्ष केंद्र पर किसी व्यक्ति के लटकते पैरों को देखें। इन स्तरित खनिजों को रोगाणुओं के समुदायों द्वारा एक प्राचीन समुद्र तट पर जमा किया गया था, जिसमें प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया भी शामिल थे जो ऑक्सीजन उत्पन्न करते थे। नए अध्ययन से पता चलता है कि लगभग 2.4 अरब साल पहले पृथ्वी के वायुमंडल में जमा होने से पहले लाखों वर्षों तक इन सूक्ष्म जीवों द्वारा उत्पादित ऑक्सीजन ज्वालामुखीय गैसों के साथ प्रतिक्रिया करता था। छवि क्रेडिट: डेविड कैटलिंग / वाशिंगटन विश्वविद्यालय
बंधी हुई लोहे की संरचनाओं सहित प्राचीन तलछटी चट्टान के साक्ष्य से पता चलता है कि लगभग 2.5 अरब साल पहले, ज्वालामुखी चक्र ने मेंटल में अधिक सामग्री का ऑक्सीकरण किया था। जैसे-जैसे ज्वालामुखीय गतिविधि जारी रही, इसने कम सामग्री का उत्पादन किया जो आसानी से ऑक्सीजन के साथ मिल जाएगी। पृथ्वी का मेंटल अधिक से अधिक ऑक्सीकृत होता जा रहा था। धीरे-धीरे, जीवन-रूपों द्वारा उत्पन्न ऑक्सीजन वातावरण में जमा हो सकती है।
एक बार ऑक्सीजन सिंक, मेंटल संतृप्त होता जा रहा था। आक्सीजन के जाने के लिए कहीं और नहीं बल्कि माहौल था। इसने ग्रेट ऑक्सीडेशन इवेंट की शुरुआत की, जिससे जटिल जीवन का मार्ग प्रशस्त हुआ।
पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान के यूडब्ल्यू प्रोफेसर, सह-लेखक डेविड कैटलिंग ने कहा, 'मूल रूप से, ऑक्सीकरण योग्य ज्वालामुखीय गैसों की आपूर्ति प्रकाश संश्लेषण के विकसित होने के बाद सैकड़ों लाखों वर्षों तक प्रकाश संश्लेषक ऑक्सीजन को अवशोषित करने में सक्षम थी।' 'लेकिन जैसे-जैसे मेंटल खुद अधिक ऑक्सीकृत होता गया, कम ऑक्सीडाइज़ेबल ज्वालामुखी गैसें निकलीं। तब हवा में ऑक्सीजन की बाढ़ आ गई जब इसे पूरी तरह से साफ करने के लिए पर्याप्त ज्वालामुखीय गैस नहीं थी। ”
अपने अध्ययन में लेखक बताते हैं कि चीजें बिल्कुल इतनी सरल नहीं हैं। इसमें अन्य जटिलताएं शामिल हैं, और अन्य तंत्र जो वातावरण की ऑक्सीजन सामग्री में योगदान करते हैं। 'हालांकि, यह परिणाम वातावरण के ऑक्सीकरण में अन्य प्रक्रियाओं के लिए एक भूमिका को बाहर नहीं करता है ...' वे लिखते हैं।
दक्षिण अफ्रीका में कोमाती घाटी से एक प्राचीन कोमाती लावा। स्केल के लिए दाईं ओर स्थित टूल पर ध्यान दें। सह-लेखकों ने 3 अरब साल पहले इस प्रकार के लावा का उपयोग यह जानने के लिए किया था कि मेंटल का रसायन कैसे बदल गया है। छवि क्रेडिट:सीएसआईआरओ / विकिपीडिया
विस्तार में जाने के बिना, अन्य प्रक्रियाएं हैं जो मेंटल में हाइड्रोजन और अन्य ऑक्सीकरण योग्य सामग्री की मात्रा बढ़ा सकती हैं, जो ज्वालामुखी गतिविधि द्वारा वातावरण में डाली जाती हैं। अन्य प्रक्रियाएं मेंटल में मात्रा को बदले बिना मौजूदा हाइड्रोजन को अधिक उपलब्ध करा सकती हैं। पृथ्वी उस समय एक व्यस्त स्थान था, और मेंटल के ठंडा होने से ये सभी ऑक्सीजन लेनदेन प्रभावित हुए।
यह सब अरबों साल पहले हुआ था। और यद्यपि प्राचीन चट्टानें कुछ मायनों में ठोस सबूत प्रदान करती हैं, अन्य चीजें, जैसे मेंटल गैसों द्वारा अवशोषित ऑक्सीजन की प्रवाह दर, को यथासंभव सर्वोत्तम अनुमान लगाया जाना था। इसका एक उदाहरण जीओई की वास्तविक तिथि से संबंधित है, और उस तिथि के आसपास 'अनिश्चितता लिफाफा' कैसे है। लेखक लिखते हैं कि ...'fO2 में अनिश्चितताएं'
इसके बारे में दिलचस्प बात यह नहीं है कि यह पृथ्वी की हमारी समझ और यहां जटिल जीवन के उद्भव को कैसे प्रभावित करता है। यह एक्सोप्लैनेट के बारे में हमारी समझ और जीवन को सहारा देने की उनकी क्षमता तक भी विस्तारित है।
कडोया ने कहा, 'अध्ययन से संकेत मिलता है कि सतह के विकास और ग्रह के जीवन पर विचार करते समय हम किसी ग्रह के मेंटल को बाहर नहीं कर सकते हैं।'
अधिक:
- प्रेस विज्ञप्ति: ज्वालामुखीय गतिविधि और पृथ्वी के आवरण में परिवर्तन वायुमंडलीय ऑक्सीजन के उदय के लिए महत्वपूर्ण थे
- शोध पत्र: मेंटल डेटा का मतलब है कि ऑक्सीकरण योग्य ज्वालामुखी गैसों की गिरावट से ग्रेट ऑक्सीडेशन शुरू हो सकता है
- ब्रह्मांड आज: साइंस फिक्शन सब के बाद सही हो सकता है। ब्रह्मांड भर में सांस लेने योग्य वातावरण हो सकता है
