חלקיקי מינרלים מילאו תפקיד מפתח בהעלאת רמות החמצן באטמוספרה של כדור הארץ לפני מיליארדי שנים, עם השלכות משמעותיות על הדרך שבה חיים תבוניים התפתחו מאוחר יותר.
עד כה, מדענים טענו שרמות החמצן באטמוספרת כדור הארץ עלו כתוצאה מפוטוסינתזה על ידי אצות וצמחים בים, שם החמצן הופק כתוצר לוואי ושוחרר לאטמוספרה. עם זאת, צוות מחקר מאוניברסיטת לידס טען שתיאוריית הפוטוסינתזה אינה מסבירה במלואה את העלייה ברמות החמצן באותה תקופה קדומה, זאת כחלק ממחקר שאותו ערכו. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת Nature Geoscience.
לדברי החוקרים, מהרגע שבו האצות והצמחים הימיים מתו, הם נאכלו על ידי חיידקים, בתהליך ששאב חמצן מהאטמוספרה. כתוצאה מכך, כמות החמצן האטמוספרי הייתה איזון בין מה שנוצר באמצעות פוטוסינתזה לבין מה שאבד כתוצאה מפירוק האצות והצמחים המתים. כדי לאפשר לרמות החמצן באטמוספרה לעלות גבוה יותר, תהליך הריקבון חייב היה להאט או להיעצר.
הדבר קרה באמצעות מה שמכונה שימור מינרלים אורגניים של פחמן, שבו מינרלים במי האוקיינוסים, במיוחד חלקיקי ברזל, נקשרו לאצות ולצמחים המתים ועיכבו בכך את הריקבון שלהם וכן את פירוקם בידי החיידקים, כך שהתוצאה הסופית הייתה שרמות החמצן האטמוספרי עלו באין מפריע. "חוקרים יודעים מזה שנים רבות שחלקיקי מינרלים יכולים להיצמד אל אצות וצמחים מתים, מה שהופך אותם לפחות רגישים להתקפות של חיידקים ומגן עליהם מתהליך ההתפרקות, אם כי מעולם לא נבדק האם חלקיקי מינרלים עזרו להעלות את רמת החמצן האטמוספרי", אמרה קרוליין פיקוק, פרופסור לביוגאוכימיה בבית הספר למדעי כדור הארץ והסביבה באוניברסיטת לידס, שהובילה את המחקר.
החוקרים בחנו את התיאוריה שלהם מול אירועים גיאולוגיים מוכרים, בהם סביר היה להניח כי רמות חלקיקי המינרלים היו גבוהות יותר, כמו למשל כאשר היבשות נוצרו - אירוע שבו מינרלים רבים, לרבות חלקיקי ברזל, שקעו אל האוקיינוסים. דוגמה נוספת היא אירוע "החמצון הגדול" (או בשמו הנוסף "אסון החמצן") שהתרחש לפני 2.4 מיליארד שנים, שבו נרשם זינוק ברמות החמצן באטמוספרה. הדבר עלה בקנה אחד עם היווצרותן ההדרגתית של היבשות, מה שגרם להגדלת כמות חלקיקי המינרלים שזרמו אל האוקיינוסים. "הגידול בחלקיקי המינרלים באוקיינוסים הפחית את קצב פירוק האצות והצמחים שבמי האוקיינוסים, כך שהייתה לזה השפעה גדולה על רמות החמצן האטמוספירי, שעלה בעקבות כך", הסביר ד"ר מינגיו ז'או מהאקדמיה הסינית למדעים בבייג'ינג, שלקח חלק במחקר ואף השתייך בעבר לאוניברסיטת לידס.
לעלייה בחמצן האטמוספרי היו השלכות גדולות על התפתחות החיים, שכן זה הביא לאבולוציה של אורגניזמים מורכבים יותר ויותר, שעברו מאורח חיים ימי לחיים ביבשה. עבור פרופ' פיקוק, המחקר הנוכחי לא רק מוביל להבנה טובה יותר של האופן שבו אטמוספרת כדור הארץ התחמצנה, אלא גם נותן הצצה לתנאים הדרושים להתפתחויות חיים מורכבות בכוכבי לכת אחרים.
3 צפייה בגלריה
תמונת מיקרוסקופ אור של חומר אורגני ימי שנאסף עם רשת פלנקטון מדרום-מערב האוקיינוס ההודי
(צילום: Dr Tracy Aze, University of Leeds)
"המחקר שלנו מספק הבנה חדשה של האופן שבו האטמוספרה של כדור הארץ הפכה עשירה בחמצן, מה שאיפשר את התפתחותן צורות חיים מורכבות. זה נותן לנו תובנה חשובה לגבי התנאים שצריכים להתקיים על כוכבי לכת אחרים כדי שחיים תבוניים יתפתחו גם שם. קיומם של מים על כוכב לכת הוא רק חלק מהסיפור, מכיוון שצריכה להיות אדמה יבשה כדי לספק מקור של חלקיקי מינרלים שבסופו של דבר יגיעו אל האוקיינוסים/מקור המים", כך לדבריה של פרופ' פיקוק בנוגע לשאלה אודות קיומם של חיים מחוץ לכדור הארץ, בפרט חיים תבוניים, אשר מעסיקה את החוקרים מזה שנים רבות.
