Zemský plášť pohlcoval kyslík už miliardu let před Velkou oxidační událostí

Rané období existence Země možná fungovalo jako jakási „houba“ na kyslík. Nová studie zveřejněná v časopisu Nature Geoscience totiž ukazuje, že planeta pohlcovala kyslík geologickými procesy už více než miliardu let před Velkou oxidační událostí (GOE), která nastala přibližně před 2,3 miliardami let. O výsledcích informoval 13. listopadu web Eos (AGU) v článku Toma Metcalfa.

Podle autorů se zemský plášť začal projevovat reakcí na kyslík uvolňovaný do atmosféry sinicemi už před 3,4 miliardami let. Výrazný nárůst aktivity kyslíku v plášti přitom výzkumníci zaznamenali mezi 3,4 a 3 miliardami let před současností. Sinice, tedy cyanobakterie, vyvinuly fotosyntézu, při níž se kyslík uvolňoval jako vedlejší produkt. Velká oxidační událost později způsobila hromadné vymírání anaerobních mikrobů, které kyslík nesnesly. Nová práce naznačuje, že k významné části tohoto příběhu docházelo hluboko pod povrchem mnohem dříve, než se předpokládalo.

Hlavním autorem studie je geolog Hugo Moreira z University of Portsmouth ve Spojeném království. Tým zkoumal zirkonové krystaly z hrubozrnných magmatických hornin zvaných sanukitoidy, které se vyskytují v kratonech. Zirkony poskytují vhodný archiv, protože obsahují uran a jeho radioaktivní rozpad umožňuje určit stáří krystalu, často s přesností zhruba na jeden milion let.

Samotné zirkony ovšem nesou jen část informace. Obsahovaly také inkluze apatitu, tedy drobné vtroušeniny tohoto minerálu uzavřené uvnitř krystalů. Právě sirné stopy v apatitu výzkumníkům umožnily určit oxidační stav a množství kyslíku v plášti v době, kdy se horniny formovaly.

Autoři se zaměřili na subarkové oblasti horního pláště. Právě tam by měl být vliv oxidace z povrchu planety nejsilnější. Oxidované povrchové horniny se do pláště dostávaly subdukcí, procesem podobným té moderní, při níž jedna tektonická deska zasouvá pod druhou. Kyslík z atmosféry a oceánů se tak prostřednictvím hornin transportoval do hlubin planety, kde byl uložen.

Výsledky podle Eosu ukazují, že Země kyslík po dlouhou dobu pohlcovala, než se začal ve větší míře hromadit v atmosféře. To by mohlo pomoci vysvětlit, proč k Velké oxidační události došlo až tak dlouho po tom, co sinice poprvé začaly kyslík produkovat. Zemský plášť i kůra měly dostatek látek, které kyslík spotřebovávaly, a ty musely být nejprve vyčerpány.

Studii nezávisle zhodnotil geolog Richard Palin z University of Oxford, který na ní nepracoval. Označil ji za „chytrý přístup“, zároveň ale upozornil na její omezení. Podle něj vychází z malého vzorku: analyzováno bylo 14 vzorků sanukitoidů z celého světa, 72 zirkonových krystalů a 39 apatitových inkluzí. Palin také zdůraznil, že sanukitoidy jsou vzácné horniny, což možnosti rozšíření datového souboru dále omezuje.

Jde tedy o zajímavé zjištění, které posouvá představy o tom, kdy začal kyslík ovlivňovat nitro planety, ale ověření na větším množství vzorků zatím chybí. Závěry o tom, jak rozsáhlý a plošně rozšířený tento raný proces byl, zůstávají vázány na relativně úzký soubor hornin dochovaných v několika částech světa.