Katastrofa tlenowa
Wielki Event Utleniania (GOE) był wprowadzeniem wolnego tlenu do naszej atmosfery. Został on spowodowany przez sinice wykonujące fotosyntezę. Trwało to bardzo długo, od około trzech miliardów lat do około miliarda lat temu.
Fotosynteza produkowała tlen zarówno przed, jak i po wykonaniu GOE. Różnica polegała na tym, że przed elektrotechniką metali ciężkich materia organiczna i rozpuszczone żelazo wychwytywały chemicznie każdy wolny tlen. Ziemia ma dużo żelaza, a żelazo ma wyższą rozpuszczalność niż jego tlenki, więc oceany miały dużo rozpuszczonego żelaza. Stał się on tlenkiemżelaza i stworzył ogromne złoża jako banded żelaza skały z epoki archeologicznej i proterozoicznej. Gdy żelazo nie pozostawało wystarczające do wychwycenia większej ilości tlenu, gromadził się wolny tlen w atmosferze. To był GOE.
Tlen był wtedy toksyczny dla większości mieszkańców beztlenowych Ziemi. Ponieważ sinice produkowały tlen i budowały swoje stromatolity, zmieniły środowisko dla innych protistów. Ponieważ inni protiści nie mieli jak poradzić sobie z tlenem, większość z nich wyginęłaby. Kolejną konsekwencją był wpływ wolnego tlenu na metan atmosferyczny, gaz cieplarniany. Reakcja ta usunęła metan i spowodowała zlodowacenie hurońskie, prawdopodobnie najdłuższy w historii odcinek kuli śnieżnej na Ziemi. Od tego czasu wolny tlen jest ważną częścią atmosfery.
Odkładanie się O2 w ziemskiej atmosferze. Czerwone i zielone linie reprezentują zakres szacunków, podczas gdy czas jest mierzony w miliardach lat temu (Ga). Etap 1 (3,85-2,45 Ga): Praktycznie nie ma O2 w atmosferze. Etap 2 (2,45-1,85 Ga): Praktycznie brak O2 w atmosferze: O2 produkowane, ale wchłaniane przez oceany i skały dna morskiego. Etap 3 (1,85-0,85 Ga): wytwarzanie O2, ale absorbowane w oceanach i skałach dna morskiego: O2 zaczyna gazować z oceanów, ale jest pochłaniane przez powierzchnie lądowe. Etap 4 i 5 (0,85-obecnie): O2 zaczyna wydobywać się z oceanów, ale jest pochłaniane przez powierzchnie lądowe: O2 wypełnia się i gaz się gromadzi.
Czas trwania
Dowodem na to jest fakt, że wolny tlen został najpierw wyprodukowany przez organizmy fotosyntetyczne (prokariotyczne, później eukariotyczne), które emitowały tlen jako produkt odpadowy. Organizmy te żyły na długo przed powstaniem GOE, być może 3500 milionów lat temu (mya). Wyprodukowany przez nie tlen zostałby szybko usunięty z atmosfery przez "masowe rdzewienie", które doprowadziło do osadzania się formacji bandażowo-żelazowych. Tlen zaczął utrzymywać się w atmosferze tylko w małych ilościach na krótko (~50 milionów lat) przed rozpoczęciem GOE. Bez odciągania, tlen gromadziłby się bardzo szybko. Przy dzisiejszym tempie fotosyntezy (które jest znacznie większe niż w Prekambrianie, wolnym od roślin lądowych), nowoczesne atmosferyczne poziomy O2 mogą być produkowane w ciągu około 2.000 lat.
Podsumowanie:
- 3,500 mya Archealny eon: produkcja tlenu przez sinice w stromatolitach.
- Tlen powoduje odkładanie się żelaza jako tlenków żelaza w bandażowych formacjach żelaza.
- c. 2.400 mya epoka paleoproterozoiczna: wolny tlen uchodzi do atmosfery, w większości wchłaniany na lądzie.
- c. 850 mya epoka neoproterozoesowa: tlen zaczyna się gromadzić w atmosferze. W epoce paleozoicznej zwiększa się do obecnego poziomu.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest Wielkie Wydarzenie Dotleniające (GOE)?
O: GOE to tworzenie się wolnego tlenu w naszej atmosferze, spowodowane przez sinice przeprowadzające fotosyntezę. Miało to miejsce w długim okresie czasu, od trzech miliardów lat temu do około jednego miliarda lat temu.
P: Jak doszło do GOE?
O: Przed GOE materia organiczna i rozpuszczone żelazo wychwytywały chemicznie każdy wolny tlen. Gdy zabrakło żelaza, aby wychwycić więcej tlenu, w atmosferze gromadził się wolny tlen, co było GOE.
P: Jakie były konsekwencje GOE?
O: Tlen był toksyczny dla większości ówczesnych beztlenowych mieszkańców Ziemi, dlatego wielu z nich wyginęło. Wolny tlen reagował również z atmosferycznym metanem, gazem cieplarnianym, usuwając go i powodując zlodowacenie Huronu - prawdopodobnie najdłuższy w historii epizod śnieżny na Ziemi. Od tego czasu wolny tlen jest ważnym składnikiem naszej atmosfery.
P: Co to są stromatolity?
O: Stromatolity to struktury warstwowe utworzone przez sinice, które można znaleźć w płytkich środowiskach wodnych, takich jak laguny i baseny pływowe. Powstają one, gdy bakterie zatrzymują cząstki osadów w swoich warstwach śluzu i z czasem tworzą maty na sobie.
P: Jak fotosynteza wpływała na Ziemię przed i po GOE?
O: Fotosynteza wytwarzała tlen zarówno przed, jak i po GOP; jednak przed nią cały wolny tlen był wychwytywany przez materię organiczną lub rozpuszczone żelazo, podczas gdy po niej część wolnego tlenu mogła gromadzić się w naszej atmosferze z powodu braku dostępnego żelaza, które mogłoby go wychwycić.
P: Kiedy miało miejsce to wydarzenie?
O: Wielkie Dotlenienie miało miejsce od trzech miliardów lat temu do około jednego miliarda lat temu.
