0

اکسیژن زمین از کجا آمده است؟

 
behrouz_h
behrouz_h
کاربر برنزی
تاریخ عضویت : دی 1389 
تعداد پست ها : 1469
محل سکونت : آ.شرقی

اکسیژن زمین از کجا آمده است؟

بررسی تاریخچه اکسید کروم، معمای چگونگی به وجود آمدن اکسیژن روی زمین و مراحل آن را حل خواهد کرد.
اکسیژن با چه سرعتی در جو زمین اولیه تشکیل شد؟ تحلیلی جدید که با استفاده از ایزوتوپ های کروم در رسوبات بسیار قدیمی اقیانوس ها انجام شده، به بینشی غیرمنتظره در مورد این معمای دیرینه دست یافته است.
بر اساس گزارش نیچر، داستان معمول شیمی زمین شناختی در این مورد، ترکیبی از دو دوره قوی افزایش مولکول های اکسیژن در جو است؛ اولی در حدود ۲.۲ تا ۲.۴۵ میلیارد سال پیش در آن چه زمین شناسان رویداد اکسایش بزرگ (GOE) می خوانند و بعد از آن هم، در حدود ۷۵۰ میلیون سال پیش، جریان بزرگ دیگری اتفاق افتاد. اما جزییات این رویدادها نامشخص مانده بود. پیش از این با استفاده از ایزوتوپ های مولیبدن، رنیوم و سایر فلزات، تلاش هایی در جهت فهم شکل گیری اولیه اکسیژن صورت گرفته بود که طیفی از نتایج را در مورد آغاز اکسیژن، سرعت پیشرفت آن و این که آیا ادامه دار بوده است یا خیر، در بر داشت. با این حال، به گفته تیم لیون از دانشگاه کالیفرنیا، بالارفتن اکسیژن جو در رویداد اکسایش بزرگ همچنان جزو چند سوال بزرگ در مورد زمین اولیه باقی مانده است.
نتایجی که گروهی از پژوهشگران به سرپرستی روبرت فری از دانشگاه کوپنهاک دانمارک به دست آورده اند، به زمانی بین دو دوره مهم افزایش فراوان اکسیژن برمی گردد. روبرت فری، کسی است که از شکل گیری آهن نواری، یک سنگ رسوبی غنی از آهن، نمونه برداری کرده است. این گروه نشان داده اند که در حدود ۲.۶ تا ۲.۸ میلیارد سال پیش، اکسیژن در سطح آب های اقیانوس پنهان بوده است؛ یعنی حداقل ۲۰۰ میلیون سال قبل از زمانی که تحلیل های حاصل از سایر ایزوتوپ های فلزی پیش بینی کرده بودند.
جالب تر این که آن ها اظهار داشته اند در حدود ۱.۹ میلیارد سال پیش سطح اکسیژن تقریبا به همان اندازه ای که پیش از رویداد اکسایش بزرگ بوده تقلیل می یابد، یعنی کم تر از ۱ درصد سطح اکسیژن امروز. به اعتقاد دان کانفیلد از دانشگاه دانمارک و از اعضا گروه پژوهشی که مقاله خود را در این زمینه در نشریه نیچر به چاپ رساندند، این جذاب ترین بخش داستان است.
● ماده سنگین
روش این گروه بر چگونگی پاسخ کروم به تغییر سطح اکسیژن موجود در هوا تکیه دارد. وقتی اکسیژن کم باشد، کروم به صورتی در سنگ جای می گیرد که هر اتم آن سه الکترون کم تر از عنصر اصلی فلز کروم دارد، یون کروم ۳بار مثبت با اکسایش ۳+. اما با بالا رفتن سطح اکسیژن، منگنز فلزی موجود در برخی سنگ ها به اکسید منگنز تبدیل می شود که الکترون های کروم محصور در خشکی را می رباید. نتیجه آن، شکل اکسید شده ۶+ کروم است که احتمال بیشتری دارد در آب باران حل شود و شسته شود تا به اقیانوس برسد. در آن جا با فلز آهن واکنش می دهد و با هم به صورت یون ۳بار مثبت تشکیلات آهن نواری تبدیل می شوند.
احتمال این که ایزوتوپ سنگین کروم، یعنی کروم ۵۳ اکسایش یابد و با آب شسته شود و به اقیانوس برود، به طور قطع از نسخه سبک تر نزدیک به آن، یعنی کروم ۵۲ بیشتر است. یعنی اندازه گیری میزان نسبی ایزوتوپ های سنگین تر و سبک تر کروم در تشکیلات آهن نواری مقدار اکسیژن موجود در جو را، زمانی که این ایزوتوپ ها جزئی از این سنگ ها شده اند، نشان می دهد.
روبرت هازن، از آزمایشگاه ژئوفیزیک موسسه علوم کارنگی در واشنگتن دی.سی می گوید: «این روش واقعا فوق العاده است. به نظر می رسد که این روش نسبت به تغییرات اکسیژن حساس تر است. با این حال ممکن است یون های کروم واکنش هایی بیشتر از واکنش با اکسید منگنز و آهن داشته باشند که می تواند ماجرا را قدری پیچیده تر کند. آن چه ما لازم داریم، فهم بهتر فرایند فرسایش کروم است.»
لیونز که در این پروژه مشارکت نداشته، به طور خاص از این مسئله خوشحال است که این نمونه جدید تا مدت ها بعد از رویداد اکسایش بزرگ هم به کار خود ادامه می داده، چرا که نشانه های سایر ایزوتوپ های فلزی با افزایش میزان اکسیژن غرق شده اند. وی می افزاید که نوسان سطوح اکسیژن، به جای یک سیر ثابت افزایشی در زمان خود اهمیت فوق العاده ای برای حیات داشته است.
فری می پرسد: «آیا این نوسانات اکسیژن با نوساناتی در حیات مرتبط بوده است؟» وی امیدوار است که یافته های جدید بتواند به این بحث کمک کند که آیا شکل هایی از حیات بسیار پیش از رویداد اکسایش بزرگ، فوتوسنتز داشته اند که چنین حجم انبوهی از اکسیژن را فراهم آورده است. به گفته فری، این که آیا حیات اولیه باعث اولین پدیداری اکسیژن روی زمین اولیه شده است یا نه، مسئله متفاوتی است که باید بررسی شود. در حال حاضر، هم روش ایزوتوپ کروم و هم نتایج این گروه باید با بررسی سنگ های بیشتر تایید شوند.
 

پنج شنبه 23 دی 1389  8:37 PM
تشکرات از این پست
دسترسی سریع به انجمن ها