Didysis oksigenacijos įvykis
Didysis deguonies susidarymo įvykis (GOE) buvo laisvojo deguonies atsiradimas mūsų atmosferoje. Jį sukėlė cianobakterijos, vykdančios fotosintezę. Tai truko labai ilgai - maždaug prieš tris milijardus metų ir maždaug prieš milijardą metų.
Fotosintezė gamino deguonį ir prieš GOE, ir po jo. Skirtumas tas, kad prieš GOE organinės medžiagos ir ištirpusi geležis chemiškai sulaikė laisvą deguonį. Žemėje yra daug geležies, o geležis tirpsta geriau nei jos oksidai, todėl vandenynuose buvo daug ištirpusios geležies. Ji virto geležiesoksidu ir sudarė didžiules nuosėdas kaip juostinės geležies uolienos archajaus ir proterozojaus epochose. Kai neliko pakankamai geležies, kad būtų galima surinkti daugiau deguonies, atmosferoje kaupėsi laisvasis deguonis. Tai buvo GOE.
Daugumai anaerobinių Žemės gyventojų tuo metu deguonis buvo toksiškas. Cianobakterijos, gamindamos deguonį ir statydamos stromatolitus, pakeitė aplinką kitiems protistams. Kadangi kiti protistai neturėjo galimybės kovoti su deguonimi, dauguma jų būtų išnykę. Kita pasekmė - laisvo deguonies poveikis atmosferos metanui, šiltnamio efektą sukeliančioms dujoms. Reakcija pašalino metaną ir sukėlė Hurono ledynmetį, galbūt ilgiausią kada nors Žemėje buvusį sniego gniūžtės epizodą. Nuo to laiko laisvasis deguonis yra svarbi atmosferos dalis.
O2 kaupimasis Žemės atmosferoje. Raudona ir žalia linijos žymi įverčių intervalą, o laikas matuojamas milijardais metų (Ga). 1 etapas (3,85-2,45 Ga): Atmosferoje praktiškai nėra O2. 2 etapas (2,45-1,85 Ga): O2 susidaro, bet jį absorbuoja vandenynai ir jūros dugno uolienos. 3 etapas (1,85-0,85 Ga): O2 pradeda išsiskirti iš vandenynų, bet jį sugeria sausumos paviršiai. 4 ir 5 etapai (nuo 0,85 iki dabar): O2 nusenka užpildytas ir dujos kaupiasi.
Laikas
Įrodyta, kad laisvąjį deguonį pirmiausia pradėjo gaminti fotosintetinantys organizmai (prokariotiniai, vėliau eukariotiniai), kurie deguonį išskiria kaip atliekas. Šie organizmai gyveno gerokai anksčiau nei GOE, galbūt prieš 3500 mln. metų. Jų gaminamas deguonis turėjo greitai pasišalinti iš atmosferos, vykstant masiniam rūdijimui, dėl kurio susidarė juostinio geležies dariniai. Deguonis nedideliais kiekiais atmosferoje pradėjo išsilaikyti tik netrukus (~50 mln. m.) iki GOE pradžios. Nepasitraukus deguoniui, jis būtų kaupęsis labai greitai. Esant dabartiniam fotosintezės greičiui (kuris yra daug didesnis nei sausumos augalų neturinčiame prekambryje), šiuolaikinis O2 kiekis atmosferoje galėtų susidaryti maždaug per 2 000 metų.
Santrauka:
- 3500 mlj Archajaus eonas: deguonies gamyba cianobakterijose stromatolituose.
- Dėl deguonies geležis nusėda geležies oksidų pavidalu juostinėse geležies formacijose.
- c. 2400 mja Paleoproterozojaus era: laisvas deguonis patenka į atmosferą, daugiausia jo sugeria sausuma.
- c. 850 mya Neoproterozojaus era: atmosferoje pradeda kauptis deguonis. Paleozojaus eroje toliau didėja iki dabartinio lygio.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra Didysis deguonies susidarymo įvykis (angl. Great Oxygenation Event, GOE)?
A: GOE buvo laisvojo deguonies atsiradimas mūsų atmosferoje, kurį sukėlė fotosintezę vykdančios cianobakterijos. Jis vyko ilgą laiką, nuo prieš tris milijardus metų iki maždaug prieš milijardą metų.
K: Kaip įvyko GOE?
A.: Prieš GOE organinės medžiagos ir ištirpusi geležis chemiškai sulaikydavo laisvą deguonį. Kai neliko pakankamai geležies, kad būtų galima surinkti daugiau deguonies, atmosferoje susikaupė laisvas deguonis, ir tai buvo GOE.
K: Kokios buvo kai kurios GOE pasekmės?
A: Deguonis buvo toksiškas daugumai anaerobinių Žemės gyventojų, todėl daugelis jų išnyko. Laisvas deguonis taip pat reagavo su atmosferos metanu, šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis, jį pašalindamas ir sukeldamas Hurono apledėjimą - galbūt ilgiausią visų laikų sniego gniūžtės Žemėje epizodą. Nuo to laiko laisvasis deguonis yra svarbi mūsų atmosferos dalis.
K: Kas yra stromatolitai?
A: Stromatolitai - tai cianobakterijų suformuotos sluoksniuotos struktūros, kurių galima rasti sekliose vandens aplinkose, pavyzdžiui, lagūnose ir potvynių ir atoslūgių baseinuose. Jie susidaro, kai bakterijos savo gleivių sluoksniuose sulaiko nuosėdų daleles ir laikui bėgant suformuoja demblius vienas ant kito.
Klausimas: Kaip fotosintezė paveikė Žemę prieš ir po GOE?
A: Fotosintezė gamino deguonį ir prieš GOE, ir po jos; tačiau prieš ją visą laisvą deguonį sulaikydavo organinės medžiagos arba ištirpusi geležis, o po jos dalis laisvo deguonies galėjo kauptis mūsų atmosferoje, nes trūko geležies, kuri galėtų jį visą sulaikyti.
K: Kada įvyko šis įvykis?
Atsakymas: Didysis deguonies prisotinimo įvykis vyko nuo prieš tris milijardus iki maždaug vieno milijardo metų.
