ميشيغان- 03 أغسطس 2021م –(وام)
كشفت دراسة جديدة أن دوران الأرض بدأ في التباطؤ منذ حوالي 2.4 مليار سنة، وربما أدى ذلك إلى نمو الأكسجين على الكوكب.
واقترح فريق من العلماء بقيادة باحثين من جامعة ميشيغان، أن تباطؤ دوران الأرض أدى إلى ضوء النهار المستمر الذي دفع البكتيريا إلى إنتاج كميات كبيرة من الأكسجين.
واختُبرت النظرية في بحيرة هورون في ميشيغان، حيث حلل الباحثون المجتمعات الميكروبية على عمق 80 قدما تحت سطح الماء الغني بالكبريت ومنخفض الأكسجين.
وتعد البكتيريا ذات الألوان الزاهية، والتي تسمى البكتيريا الزرقاء، أمثلة قريبة للكائنات وحيدة الخلية التي شكلت مستعمرات تشبه الحصيرة منذ مليارات السنين، وتغطي سطح الأرض وقاع البحار.
وأحضر الباحثون قطعا من الحصائر المليئة بالبكتيريا إلى السطح، حيث تعرضت لكميات متفاوتة من الضوء لمدة 26 ساعة – ووجدوا أن المزيد من الضوء المستمر تسبب في إنتاج الميكروبات للمزيد من الأكسجين.
وكشفت هذه النتائج عن ارتباط لم يُنظر إليه من قبل بين تاريخ أكسجة الأرض ومعدل دورانها، كما شارك الفريق في بيان صحفي.
وقال غريغوري ديك، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة ميشيغان، أحد معدي الدراسة، في بيان: “كان السؤال الدائم في علوم الأرض هو كيف حصل الغلاف الجوي للأرض على الأكسجين، وما هي العوامل التي جرى التحكم فيها. ويشير بحثنا إلى أن معدل دوران الأرض – بمعنى آخر، طول النهار – ربما كان له تأثير مهم على نمط وتوقيت أكسجة الأرض”.
وتوضح الدراسة، التي نُشرت يوم الإثنين في مجلة Nature، أن فترة دوران الأرض ربما كانت منخفضة إلى ست ساعات عندما كان عمرها حوالي أربعة مليارات سنة، لكنها تباطأت تدريجيا إلى 24 ساعة نعيشها اليوم، ما أثار فكرة الدراسة.
ومنذ حوالي 2.4 مليار سنة، كان هناك القليل جدا من الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض لدرجة أنه بالكاد يمكن قياسه، لذلك لا يمكن العيش لأي حيوان أو حياة نباتية مثل التي نعرفها.
وبدلا من ذلك، استنشقت الميكروبات ثاني أكسيد الكربون، وفي حالة البكتيريا الزرقاء، أنتجت الأكسجين في أقرب شكل من أشكال التمثيل الضوئي.
وكانت معدلات الأكسجين منخفضة جدا في البداية، ولكن في ما يقرب من 400 مليون سنة، وصل الغلاف الجوي للأرض إلى عُشر كمية الأكسجين التي لدينا الآن – وهي قفزة هائلة، كما قالت المعدة الرئيسة للدراسة، جوديث كلات، عالمة الكيمياء الحيوية في معهد ماكس بلانك في ألمانيا.
وقالت إن انفجار الأكسجين سمح للنباتات والحيوانات بالتطور، مع انضمام نباتات أخرى الآن إلى صنع الأكسجين.
ومع وضع ذلك في الاعتبار، انطلق الفريق لمعرفة مصدر اندفاع الأكسجين وبدأ في النظر إلى حوض الجزيرة الأوسط في بحيرة هورون.
ويحتوي هذا الجسم المائي على طبقة من الحجر الجيري والدولوميت التي يبلغ عمرها 400 مليون عام، والتي تكونت من بحار المياه المالحة التي غطت القارة ذات يوم.
كما أنها موطن للبكتيريا الزرقاء المذهلة المنتجة للأكسجين والتي تستخدم التمثيل الضوئي لإنتاج الأكسجين.
وتغطي البكتيريا البيضاء المؤكسدة للكبريت البكتيريا الزرقاء خلال النهار والمساء، وتمنع وصولها إلى ضوء الشمس وتمنعها من إجراء عملية التمثيل الضوئي المنتجة للأكسجين.
وعندما ترتفع مستويات ضوء الشمس إلى عتبة حرجة، تهاجر البكتيريا المؤكسدة للكبريت إلى أسفل البكتيريا الزرقاء الضوئية، ما يسمح لها بالبدء في إنتاج الأكسجين.
ولوحظت المنافسة بين الاثنين سابقا، ولكن ما توصلت إليه الدراسة هو كيف ترتبط هذه الحركات بكيفية مساهمة طول يوم الأرض في معدلات إنتاج الأكسجين.
ومن المحتمل أن نوعا من المنافسة بين الميكروبات ساهم في تأخير إنتاج الأكسجين على الأرض المبكرة.
ويكمن مفتاح فهم الرابط المقترح بين تغيير طول النهار والأكسجين على الأرض، في أن الأيام الأطول تمد فترة الإضاءة العالية بعد الظهر، ما يسمح للبكتيريا الزرقاء الضوئية بإنتاج المزيد من الأكسجين.
