Znajdź zawartość

Rea, jeden z księżyców Saturna, posiada atmosferę zawierającą tlen i dwutlenek węgla - ta wiadomość zelektryzowała poszukiwaczy pozaplanetarnego życia. Bo choć to jeszcze o niczym nie świadczy, dowodzi przynajmniej, że warunki dla życia są powszechniejsze, niż się przypuszcza. Rea jest zimna, składa się głównie z wodnego lodu, pod którym, jak się uważa, kryje się skaliste jądro. Posiada ona także atmosferę, która tworzy się i utrzymuje dzięki chemicznemu rozkładowi zamarzniętej wody. Bez tego, stałego procesu atmosfera szybko by zanikła, Rea jest bowiem zbyt mała, aby utrzymać ją samą siłą ciążenia. Ostatnie dane, dostarczone przez sondę Cassini i zinterpretowane niedawno, wykazały obecność w niej między innymi tlenu. Jest go co prawna niewiele, zbyt mało, by można nim oddychać (dlatego doniesienia o atmosferze zdatnej do oddychania są przesadzone), ale świadczy o tym, że tlen jest bardziej powszechny, niż oczekiwano. Poza Reą odkryto jego obecność między innymi na księżycach Saturna: Europie i Ganimedzie. Jak się sądzi, zasoby tlenu Rei uwięzione są w lodzie i uwalniane podczas jego rozkładu, powodowanego przez pole magnetyczne Saturna. Jadnak, podczas gdy obecność tlenu choć ciesząca naukowców, nie jest niczym dziwnym, brakuje wyjaśnienia dla obecności dwutlenku węgla w atmosferze saturnowego księżyca. Musi on powstawać w wyniku reakcji chemicznych lub biologicznych. W każdym razie dowodzi on, że na powierzchni księżyca znajdują się jakieś związki organiczne, które reagują z uwalnianym tlenem. Obecność związków organicznych w tak nieprzyjaznym miejscu świadczy, że podstawowe wymogi powstawania życia są dość powszechne, nawet jeśli warunki nie sprzyjają rozwijaniu tego procesu. Nie wiadomo, kiedy zagadkę pochodzenia dwutlenku węgla w atmosferze będzie można wyjaśnić.

Współcześnie życie na naszej planecie jest ściśle uzależnione od tlenu. Nie zawsze jednak było go tak pod dostatkiem, jak dziś. Przez większość swojej historii sięgającej 4,5 miliarda lat atmosfera ziemska zawierała jedynie śladowe ilości tlenu. W jaki sposób tlen gromadził się w atmosferze i jak ten proces wiązał się z rozwojem życia i ewolucją? Do niedawna nie było to wiadome. Przez większość ziemskiej historii w oceanach kwitło życie, ale były to jedynie bakterie i inne mikroorganizmy. Wytwarzały one tlen w procesie fotosyntezy, ale nie było go raczej wystarczająco wiele, żeby mógł gromadzić się w atmosferze i hydrosferze. Tym niemniej, około 2,3 miliarda lat temu ilość tlenu wzrosła. Czy jednak była już wtedy tak wysoka jak obecnie? Czy pierwsze wyższe organizmy miały do dyspozycji dużo tlenu, czy mało? Na pytanie to udało się odpowiedzieć naukowcom dopiero niedawno. Ariel Anbar, biogeochemik na Arizona State University i prowadzący uniwersytecki program astrobiologiczny (ASU Astrobiology Program) odkrył sposób na dokładne zmierzenie stężenia tlenu w ziemskiej prehistorii. Kluczem okazały się czarne łupki, skały osadowe powstałe z osadów na dnie dawnych oceanów. Są one bogate w molibden. Pierwiastek ten występuje w siedmiu stabilnych izotopach, których proporcje można łatwo i dokładnie zmierzyć. Izotopy molibdenu układają się w skałach frakcjami, a stopień ich frakcjonowania zależny jest od obecności tlenu. W ten sposób, wiążąc frakcje izotopów molibdenu z wiekiem osadów określono stężenie tlenu w różnych momentach historii. Okazało się, że zawartość tlenu w atmosferze porównywalna do obecnej pojawiła się niedawno, bo dopiero około 500 milionów lat temu. Naukowcy powiązali ten fakt z pojawieniem się na ziemi roślin naczyniowych, których najstarsze skamieniałości datowane są na około 400 milionów lat temu. Tkanka roślin naczyniowych jest - w porównaniu z tkanką wcześniejszych form roślinnych - dość odporna na rozkład. Organiczny węgiel pochodzący z roślin naczyniowych zatem jest bardziej skłonny do pozostawania w osadach niż wiązania się z tlenem. Dominacja roślin naczyniowych spowodowała zatem wzrost stężenia tlenu w atmosferze. Większy poziom tlenu utorował drogę do ewolucji wyższych form zwierzęcych, rozpoczynając współczesny eon fanerozoiczny. Tak zatem ewolucja nie tylko zależna jest od obecności tlenu, ale sama na tę obecność wpływa.