सार:
लगभग 2.3 अरब से 2.25 अरब साल पहले दक्षिण अफ्रीका में तलछटी चट्टानों का एक अध्ययन एक नई व्याख्या प्रदान करता है कि पृथ्वी के प्रारंभिक वायुमंडल में ऑक्सीजन कैसे बढ़ी और गिरी। शोधकर्ताओं ने दक्षिण अफ्रीका में ट्रांसवाल सुपरग्रुप से ड्रिल कोर नमूनों का विश्लेषण किया और पाया कि फॉस्फोरस चक्र, रेडॉक्स अवस्था और समुद्र में सल्फेट परिवर्तन एक दूसरे के साथ जुड़े हुए हैं। बायोजियोकेमिकल मॉडल के साथ संयुक्त, उनका मानना है कि ये प्रतिक्रियाएं महान ऑक्सीकरण घटना के दौरान वायुमंडलीय ऑक्सीजन सामग्री में बार-बार नाटकीय परिवर्तन ला सकती हैं, और साथ ही पृथ्वी को धीरे-धीरे लगातार ऑक्सीजन युक्त वायुमंडलीय वातावरण में स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित कर सकती हैं।
पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन में पहली महत्वपूर्ण वृद्धि लगभग 2.43 अरब से 2.06 अरब साल पहले हुई थी, जिसे अक्सर "महान ऑक्सीजनेशन अवधि" कहा जाता है। ऑक्सीजन के उद्भव का मतलब यह नहीं है कि उसके बाद वातावरण तुरंत स्थिर हो गया: इस चरण में नाटकीय जलवायु परिवर्तन और कई हिमयुगों का भी अनुभव हुआ, और समुद्र का रासायनिक वातावरण और जीवन के लिए उपलब्ध पोषक तत्व भी बदल गए। फास्फोरस जीवन के विकास के लिए आवश्यक एक प्रमुख तत्व है, लेकिन चट्टानों में पाया गया कुल फास्फोरस उस फास्फोरस के बराबर नहीं है जिसका उपयोग प्राचीन जीव कर सकते थे।
अनुसंधान टीम ने चट्टानों में विभिन्न खनिजों को धीरे-धीरे घोलने के लिए फॉस्फोरस फॉर्म वर्गीकरण विधि का उपयोग किया, जिसमें मुख्य रूप से डिट्रिटस से प्राप्त आयरन-बाउंड, डायजेनेटिक, ऑर्गेनिक-बाउंड और क्रिस्टलीकृत फॉस्फोरस जैसे घटकों को अलग किया गया। इसके आधार पर, वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि प्राचीन महासागर में कौन सा फॉस्फोरस जैवउपलब्ध रहा होगा। नमूनों से पता चलता है कि हिमयुग की समाप्ति के बाद बढ़े हुए मौसम ने समुद्र में अधिक फास्फोरस ला दिया है, जिससे जैविक उत्पादकता को बढ़ावा मिला है; इसके बाद, समुद्र में ऑक्सीजन की स्थिति और सल्फेट आपूर्ति में बदलाव ने तलछट में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन और फॉस्फोरस के पुनर्चक्रण को प्रभावित किया। फॉस्फोरस समुद्री जल में पुनः प्रवेश करता है, संभावित रूप से अधिक जीवों के विकास के लिए परिस्थितियाँ प्रदान करता है।
यह प्रक्रिया बदले में वायुमंडलीय ऑक्सीजन को प्रभावित करती है। जैसे-जैसे जैविक उत्पादकता बढ़ती है, अधिक कार्बनिक कार्बन जमा हो सकता है और समुद्र तल पर दब सकता है; यदि यह कार्बन अपघटन के दौरान ऑक्सीजन का पुनः उपभोग नहीं करता है, तो अधिक ऑक्सीजन का शुद्ध संचय होगा। इसके आधार पर, अनुसंधान टीम ने प्रस्तावित किया कि अपक्षय इनपुट, फॉस्फोरस रीसाइक्लिंग, महासागर रेडॉक्स स्थिति और सल्फेट के बीच एक फीडबैक श्रृंखला बनती है, लेकिन फीडबैक ऑक्सीजन को एक निश्चित स्तर पर सुचारू रूप से बनाए नहीं रखता है, लेकिन लाखों वर्षों के पैमाने पर महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव का कारण बन सकता है। पेपर के मॉडल परिणाम इस व्याख्या का समर्थन करते हैं, लेकिन प्राचीन वायुमंडलीय परिवर्तनों का पुनर्निर्माण अभी भी प्रत्यक्ष माप के बजाय रॉक जियोकेमिकल रिकॉर्ड और मॉडल के आधार पर किया जाता है।
शोध "नेचर कम्युनिकेशंस" में प्रकाशित हुआ था। लेखक बताते हैं कि यह तंत्र यह समझाने में मदद करता है कि ऑक्सीजन, पोषक तत्व और प्रारंभिक जीवन कैसे सह-विकसित हुए, और यह भी सुझाव देते हैं कि ऑक्सीजन ही एकमात्र ऐसी स्थिति नहीं है जो जटिल जीवन के उद्भव को प्रभावित करती है। यह शोध आधुनिक समुद्री एनोक्सिया को समझने के लिए एक ऐतिहासिक संदर्भ भी प्रदान कर सकता है: यदि समुद्री जल में ऑक्सीजन का स्तर घटता है, तो फॉस्फोरस की उपलब्धता और समुद्र की उत्पादकता भी बदल सकती है। हालाँकि, पुराभूवैज्ञानिक समय में प्रतिक्रिया संबंधों को सीधे तौर पर आधुनिक पारिस्थितिक तंत्र की विशिष्ट भविष्यवाणियों से नहीं जोड़ा जा सकता है।
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