מדענים השתמשו בטכניקות פורצות דרך כדי להבין כיצד אווירת כדור הארץ התמלאה בחמצן לפני מיליארדי שנים.
המחקר מתפרסם בכתב העת Science. במשך רוב ההיסטוריה שלו, כדור הארץ היה ביתם של מיקרואורגניזמים בלבד - חיים רב -תאיים הופיעו בו, על פי הערכות שונות, מלפני 2.1 עד 1.9 מיליארד שנים. עם זאת, הוא פרח רק לפני 600 מיליון שנה, בסוף הפרקמבריון. אז הופיע מגוון רחב של אורגניזמים רב תאיים - מה שנקרא החי החי ונדי. החמצן, בין היתר, מילא תפקיד חשוב בתהליך זה.
קיימות השערות שונות לגבי הופעתה באטמוספירה של כדור הארץ. העיקרית מניחה שהמקור המשמעותי היחיד לחמצן מולקולרי הוא הביוספרה, כלומר אורגניזמים פוטוסינתטיים. מקורו של פוטוסינתזה של חמצן בציאנובקטריה 2, 7-2, לפני 8 מיליארד שנים. כך, במשך מיליוני שנים, מיקרואורגניזמים אלה מילאו את האטמוספירה בחמצן.
עם זאת, מדענים אמריקאים מציעים כי תהליכים אחרים מילאו תפקיד חשוב בכך. חוקרים מאוניברסיטאות שיקגו וקליפורניה שיחזרו בקפידה את הכרונולוגיה של האירועים בכדור הארץ העתיק וניתחו סלעים ישנים מאוד, שהרכבם משתנה עם תנאי הסביבה.
הם שמו לב שלפני שהאטמוספירה התמלאה בחמצן (מה שמכונה אסון החמצן, שהתרחש לפני כ -2.45 מיליארד שנים), כוכב הלכת שלנו חווה השפעה לטווח קצר של "פרצי חמצן" קטנים.
ידוע כי האוקיינוסים העתיקים הכילו כמויות גדולות של ברזל, שהיו צריכות למנוע את הצטברות החמצן החופשי באטמוספירה. במקביל, חלק מהברזל האוקיאני בשילוב גופרית הנפלטת מהרי געש ויצרו פיריט (הוא נקרא גם "זהב שוטה"). תהליך זה מלווה בשחרור חמצן. אבל אילו מהתגובות הכימיות הללו "גוברות" על האחר, המדענים לא ידעו.
כדי לברר, החוקרים השתמשו בציוד מודרני ובשיטה חדשה למדידת וריאציות זעירות באיזוטופים מברזל. זה עזר למדענים להבין שלמרות האוקיינוסים רוויי הברזל, תנאים מסוימים יכולים לתרום להיווצרות מספיק פיריט, ולכן חמצן, שיכול להשתחרר לאטמוספירה. הגילוי עוזר לא רק להבין טוב יותר את ההיסטוריה של כדור הארץ, אלא גם ללמוד כיצד מעטפת החמצן נוצרת על כוכבי לכת, ולכן מסייעת למצוא בהם סימני חיים.
