Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluşumundan bu yana Dünya'nın dönüşü yavaş yavaş yavaşlamakta ve bu durumun bir sonucu olarak günler giderek uzamaktadır.
Dünya'nın yavaşlaması insan ölçeğinde fark edilebilir olmasa da, çağlar boyunca önemli değişikliklere yol açacak kadar etkilidir. Bu değişikliklerden biri, belki de en önemlisi, bizler için oldukça belirleyici: 2021 tarihli bir araştırmaya göre, uzayan günler Dünya atmosferinin oksijenlenmesiyle bağlantılı.
Özellikle, yaklaşık 2,4 milyar yıl önce ortaya çıkan ve çoğalan mavi-yeşil algler (veya siyanobakteriler), Dünya günleri uzadıkça metabolik bir yan ürün olarak daha fazla oksijen üretebilmişlerdir.
Bir zamanlar Dünya bilimlerinde süregelen bir soru, "Dünya atmosferi oksijenini nasıl aldı ve bu oksijenlenmeyi hangi faktörler kontrol etti?" idi. Bu konudaki araştırmalar, Dünya'nın dönme hızının, yani gün uzunluğunun, Dünya'nın oksijenlenmesinin örüntüsü ve zamanlaması üzerinde önemli bir etkisi olabileceğini düşündürmektedir.
Bu hikayenin ilk bakışta birbirleriyle pek ilgisi yokmuş gibi görünen iki ana bileşeni var. Birincisi, Dünya'nın dönüşünün yavaşlamasıdır.
Dünya'nın dönüşünün yavaşlamasının nedeni, Ay'ın gezegen üzerinde bir kütle çekim etkisi yaratmasıdır. Ay'ın uzaklaşmasıyla birlikte bu etki, dönme hızında bir yavaşlamaya neden olur.
Fosil kayıtlarına dayanarak, 1,4 milyar yıl önce günler sadece 18 saat uzunluğundaydı ve 70 milyon yıl önce bugüne göre yarım saat daha kısaydı. Eldeki kanıtlar, her yüzyılda 1,8 milisaniye kazandığımızı göstermektedir.
İkinci bileşen ise Büyük Oksijenlenme Olayı olarak bilinir. Bu olayda siyanobakteriler o kadar büyük miktarlarda ortaya çıktı ki, Dünya atmosferi keskin ve önemli bir oksijen artışıyla karşılaştı.
Bilim insanları, bu oksijenlenme olmasaydı bildiğimiz yaşamın ortaya çıkamayacağını düşünmektedir. Bu nedenle, siyanobakteriler bugün biraz olumsuz bir itibara sahip olsa da, muhtemelen onlar olmadan biz de burada olamazdık.
Bu olayın neden tam olarak o zaman gerçekleştiği ve neden Dünya tarihinde daha erken bir zamanda olmadığı gibi hala birçok bilinmeyen soru bulunmaktadır.
Siyanobakteri mikroorganizmalarıyla çalışan bilim insanları, bu bağlantıları kurmayı başardılar. Huron Gölü'ndeki Middle Island Sinkhole'da bulunan mikrobiyal matlar, Büyük Oksijenlenme Olayından sorumlu siyanobakterilere bir analoji olarak kabul edilmektedir.
Oksijeni fotosentez yoluyla üreten mor siyanobakteriler ve sülfürü metabolize eden beyaz mikroplar, göl tabanındaki bir mikrobiyal mat içinde rekabet ederler.
Geceleri beyaz mikroplar mikrobiyal matın tepesine çıkarak kükürt tüketme işlevlerini yerine getirirler. Gündüz olduğunda ve Güneş gökyüzünde yeterince yükseldiğinde, beyaz mikroplar geri çekilir ve mor siyanobakteriler üste çıkar.
Bu durumda, siyanobakteriler fotosentez yapmaya ve oksijen üretmeye başlayabilirler. Ancak, gerçek anlamda faaliyete geçmeleri birkaç saat sürer; sabahları uzun bir gecikme vardır. Görünüşe göre siyanobakteriler sabah insanı olmaktan çok geç kalkmayı tercih ediyorlar.
Bu, siyanobakterilerin oksijen üretebileceği gündüz penceresinin çok sınırlı olduğu anlamına gelir ve tam da bu durum, değişen gün uzunluğunun fotosentez üzerindeki etkisini merak eden okyanus bilimcilerin dikkatini çekmiştir.
Bu tür bir mikrobiyal rekabetin, erken Dünya'da oksijen üretimindeki gecikmeye katkıda bulunmuş olması mümkündür.
Bu hipotezi kanıtlamak için ekip, hem doğal ortamlarında hem de laboratuvar ortamında mikroplar üzerinde deneyler ve ölçümler yapmıştır. Ayrıca, sonuçlarına dayanarak güneş ışığını mikrobiyal oksijen üretimine ve mikrobiyal oksijen üretimini Dünya'nın tarihine bağlayan ayrıntılı modelleme çalışmaları da yürütmüşlerdir.
Sezgi, iki adet 12 saatlik günün bir adet 24 saatlik güne benzemesi gerektiğini öne sürer. Güneş ışığı iki kat daha hızlı yükselir ve alçalır, oksijen üretimi de buna paralel olarak devam eder. Ancak, bakteriyel matlardan oksijen salınımı, moleküler difüzyonun hızıyla sınırlı olduğu için bu şekilde olmaz. Oksijen salınımının güneş ışığından bu ince ayrılması, mekanizmanın özünde yatmaktadır.
Bu sonuçlar, küresel oksijen seviyesi modellerine dahil edilmiş ve ekibin, uzayan günlerin sadece Büyük Oksijenlenme Olayı'na değil, aynı zamanda yaklaşık 550 ila 800 milyon yıl önce gerçekleşen Neoproterozoik Oksijenlenme Olayı adı verilen ikinci bir atmosferik oksijenlenmeye de bağlı olduğunu bulmuştur.
Fizik yasalarını moleküler difüzyondan gezegensel mekaniğe kadar çok farklı ölçeklerde bir araya getiriyoruz. Gün uzunluğu ile yerleşik mikroorganizmalar tarafından ne kadar oksijen salınabileceği arasında temel bir bağlantı olduğunu gösteriyoruz. Moleküler matlardaki moleküllerin dansını, gezegenimizin ve Ay'ımızın dansıyla bu şekilde bağlıyoruz. Bu oldukça heyecan verici.
Araştırma Nature Geoscience dergisinde yayınlanmıştır.
