يعد الغلاف الجوى الأرضى مفتاحا للحياة، لكن الهواء على كوكبنا لم يكن دائما بهذا الشكل، وهو ما دفع العلماء لدراسة تلك الأحداث التى حولت بشكل كبير هذا التكوين الحاسم من الغازات، حسب روسيا اليوم.
وبحسب الدراسة الحديثة، فإن أول انفجار للأكسجين فى الأرض نتج عن سلسلة من الانفجارات البركانية التى أحدثها تحول الصفائح التكتونية.
وتحركت قشرة الكوكب بطريقة أثارت تفاعلات كيميائية معينة، ما أدى إلى ارتفاع كبير فى إنتاج الأكسجين، ووضع الأساس لحياة معقدة على كوكبنا.
ويمكن أن يساعد النموذج الجديد الذى طرحه فريق بقيادة جامعة رايس فى شرح أهم الألغاز الجيولوجية القديمة، التى يتمثل أولها فى حدث الأكسدة العظيم (GOE)، الواقع منذ نحو 2.4 مليار سنة، عندما ارتفعت مستويات الأكسجين بشكل حاد، ثم وقوع الحدث المعروف باسم Lomagundi Event، وهو التحول الكبير فى أرصدة نظائر الكربون الذى حدث بعد نحو 100 مليون عام من الأول.
ويحتوى الكربون على ثلاث نظائر تحدث بشكل طبيعى، وهى متغيرات يمكن تمييزها استنادا إلى عدد النيوترونات التى تحتوى عليها.
وتعد نسبة نظائر الكربون-12، والكربون-13، أداة مفيدة لدراسة النظم الطبيعية والغلاف الجوى، لأن الخيارين يميلان إلى الحصول على مصادر مختلفة.
والغالبية العظمى من الكربون على الأرض، هو الكربون-12، ولكن خلال Lomagundi Event كان هناك ارتفاع مفاجئ فى نظائر الكربون-13، وقبل الآن، كان من الصعب على العلماء الربط بين هذا الحدث والحدث الذى سبقه، فى فرضية واحدة متماسكة.
ويقول عالم الجيولوجيا جيمس إيجوتشى، من جامعة كاليفورنيا فى ريفرسايد: "ما يجعل هذا الأمر فريدا، هو أنه لا يحاول فقط تفسير ارتفاع الأكسجين، إنه يحاول أيضا، شرح بعض كيمياء الجيولوجيا السطحية المرتبطة ارتباطا وثيقا، وهو تغيير فى تكوين نظائر الكربون، التى لوحظت فى سجل صخور الكربونات بعد وقت قصير نسبيا من حدث الأكسدة".
وكان يعتقد فى السابق أن عملية التمثيل الضوئى هى المحرك الرئيسى لزيادة الأكسجين خلال حدث الأكسدة العظيم، حيث تضخ البكتيريا الزرقاء الأكسجين بمثابة نفايات.
لكن الدراسة الحديثة تقترح أن النشاط التكتونى المتزايد، أنتج مئات البراكين الجديدة قبل حدث الأكسدة العظيم ما أدى إلى ضخ كميات كبيرة من ثانى أكسيد الكربون فى الهواء.
وأدى ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة المناخ وتزايد هطول الأمطار وما تلاه من التجوية وهى عملية تفتت وتحلل الصخور والتربة والمعادن على سطح الأرض.
وبدوره، أدى هذا إلى طفرة فى البكتيريا الزرقاء والكربونات، مع إعادة تدوير هذا الكربون العضوى وغير العضوى الإضافى فى قاع المحيط ليعود مجددا إلى وشاح الأرض، حيث تلتقى الصفائح التكتونية.
ومن خلال حسابات حدث Lomagundi Event، فإن التركيبة الكيميائية المختلفة للكربون العضوى وغير العضوى تعنى أنها عادت إلى الظهور فى أوقات مختلفة، وتشرح زيادة الكربون-13 مع وجود فجوة بـ100 مليون عام.
وعاد الكربون الغنى بنظائر الكربون-13 المشتق من المواد غير العضوية الموجودة فى الصخور الكربونية، إلى الظهور أولا من خلال البراكين التى تقع مباشرة فوق المناطق التى تتحرك فيها الصفائح المحيطية أسفل القارات.
وفى الوقت نفسه، ظهر الكربون-12، الغنى بالمواد العضوية، فى وقت لاحق، من خلال البراكين النشطة الأخرى، بعد ترسبه لملايين السنين فى عمق طبقة الوشاح.
