تحتاج معظم الحياة إلى الأكسجين لتزدهر، ويظهر العلم أن O2 بدأ يظهر في الغلاف الجوي للأرض بكميات كبيرة منذ حوالي 2.4 مليار سنة.
ومع ذلك، كان هناك أيضا حقنة صغيرة من الأكسجين قبل ذلك بنحو 100 مليون سنة.
وتكشف دراسة جديدة أن البراكين هي السبب المحتمل لحدث الأكسجين الأقصر هذا الذي يسبق الحدث الرئيسي. ومن خلال تحليل سجلات الصخور، اكتشف الباحثون زيادة مقابلة في مستويات الزئبق تشير إلى نشاط بركاني.
ويقترح الباحثون أن هذا النشاط كان سيؤدي إلى حقول غنية بالمغذيات من الحمم والرماد البركاني، ما أدى بعد ذلك إلى إطلاق هذه العناصر الغذائية في الأنهار والمناطق الساحلية من خلال التجوية. وهذا بدوره من شأنه أن يمكّن البكتيريا الزرقاء والكائنات وحيدة الخلية الأخرى من الازدهار - والبدء في ضخ الأكسجين.
ويقول عالم الجيولوجيا روجر بويك، من جامعة واشنطن: "تشير دراستنا إلى أنه بالنسبة لرائحة الأكسجين العابرة هذه، كان الدافع المباشر هو زيادة إنتاج الأكسجين، بدلا من انخفاض استهلاك الأكسجين بواسطة الصخور أو غيرها من العمليات غير الحية. إنه مهم لأن وجود الأكسجين في الغلاف الجوي أمر أساسي - إنه المحرك الأكبر لتطور الحياة الكبيرة والمعقدة".
ونظر بويك وزملاؤه في نوى الحفر المأخوذة من تشكيل Mount McRae Shale في غرب أستراليا، والتي تحتوي على جداول زمنية جيولوجية تمتد إلى 2.5 مليار سنة قبل بدء حدث الأكسجين العظيم.
وأقنعت علامات كل من تخصيب الزئبق وتجوية الأكسدة، الباحثين بأن الانفجارات البركانية والإدخال اللاحق للفوسفور - وهو عنصر غذائي رئيسي لتعديل النشاط البيولوجي عبر نطاقات زمنية طويلة - لعب دورا رئيسيا في الارتفاع المبكر للأكسجين.
وعلى الرغم من أنه ليس من الواضح بالضبط أين حدث هذا النشاط البركاني على الأرض، فإن السجلات الجيولوجية من مواقع في الهند وكندا الحديثة، من بين مواقع أخرى، تدعم فرضية البراكين وتدفقات الحمم البركانية في هذا الوقت.
وتقول عالمة الأحياء الفلكية جانا ميكسنيروفا، من جامعة واشنطن: "أثناء التجوية تحت الغلاف الجوي الأركي، تتحلل الصخور البازلتية الجديدة ببطء، وتطلق الفوسفور الأساسي في الأنهار. وكان من الممكن أن يغذي ذلك الميكروبات التي كانت تعيش في المناطق الساحلية الضحلة ويؤدي إلى زيادة الإنتاجية البيولوجية التي كان من الممكن أن تخلق، كمنتج ثانوي، ارتفاعا في الأكسجين".
وربما كانت هناك ارتفاعات أكسجين أخرى قبل أن يبدأ الغلاف الجوي للأرض في التحول بشكل جدي، ولكن حتى إذا كانت هذه الدراسة تشرح واحدا فقط منها، فإنها لا تزال بمثابة بنك أدلة مفيد للنظر في اللحظات الأولى من الحياة على كوكبنا.
وكما هو الحال مع أي دراسة من هذا النوع، هناك آثار للبحث في تغير المناخ (توضح لنا كيف تتكيف الحياة مع كمية أقل من الأكسجين) والبحث عن الحياة في الفضاء (يوضح لنا نوع الظروف الجوية التي يمكن أن توجد فيها الكائنات الحية الدقيقة).
وتبقى الأسئلة حول كيفية بدء الحياة على الأرض في أبسط أشكالها، قبل مليار سنة من حدث الأكسجة العظيم، والإجابة عن هذه الأسئلة ستحتاج إلى فهم أفضل لجيولوجيا الكوكب عبر الزمن.
