Gezegenimiz Dünya, sayısız harika özelliğe sahip. Bunların başında ise bol oksijenli atmosferimiz geliyor. Ancak bu atmosfer, milyarlarca yıl süren bir evrimin sonunda, bizler gibi hayvan yaşamına uygun hale geldi.
Bilim insanları, atmosferimizdeki oksijen seviyesinin artmasına neden olan birçok teoriye sahip ve bu teorilerin birçoğunun muhtemelen doğru olduğu düşünülüyor. Tek bir nedenin bu artışı açıklamadığı, hem fotosentez yapan canlıların rolünün olduğu hem de Dünya'nın derinliklerindeki kayaçlarla atmosfer arasındaki oksijen transferini sağlayan jeolojik süreçlerin de etkili olduğu belirtiliyor.
Çin'in Chengdu Teknoloji Üniversitesi'nden Wei Shi'nin liderliğindeki yeni bir çalışma, tektonik levhaların mantoya dalma sürecindeki değişimlerin, atmosferdeki oksijen seviyesindeki sıçramalarla uyumlu olduğunu gösteriyor.
Soğuyan Bir Dünya
Dünya zamanla soğudukça, erken jeolojik tarihindeki kalıntılar, bu süreçteki büyük değişimleri gözler önüne seriyor. Tarihin ilk dönemlerinde, soğuk ve yoğun yüzey kayaları, sıcak mantonun içinde, günümüzdeki levha tektoniğinden oldukça farklı bir şekilde batıyordu. Kıtalarımızın 4.5 milyar yıllık inşaat süreci göz önüne alındığında, o dönemlerdeki görünümü hayal etmek biraz güç.
Bu evrim, doğrusal ve pürüzsüz bir şekilde gerçekleşmedi; jeolojik tarihte geçiş noktaları olduğu görülüyor. Atmosferimizdeki oksijenleşme de doğrusal değildi. İlk sıçrama, yaklaşık 2.4 ila 2.0 milyar yıl önce 'Büyük Oksijenasyon Olayı' sırasında gerçekleşti. Ardından bir duraksama yaşandı ve yaklaşık 800 ila 500 milyon yıl önce tekrar arttı. 450 ila 250 milyon yıl önce yaşanan üçüncü artış ise bugünkü oksijen seviyelerine ulaşmamızı sağladı.
Araştırma ekibinin hipotezi, tektonik levha dalışlarındaki değişikliklerin, oksijenle bağ kurmayı seven karbon ve kükürtün Dünya'nın derinliklerine ne kadar taşındığını kontrol ederek atmosferik oksijeni etkilemiş olabileceği yönünde.
Manto daha sıcakken, karbon ve kükürt, dalan kayalarla derinlere inemiyor; sığ mantoda serbest kalıp volkanlar aracılığıyla atmosfere geri dönebiliyor ve oradaki oksijen moleküllerini tüketebiliyordu. Tam tersine, daha soğuk mantoya dalan bir levha, kükürt ve karbonu daha fazla tutuyor.
Manto tarafından yutulan kayaların yüzeye geri döndüğü yerlerdeki mineraller ve kimyasal yapılar, bu yolculukları sırasında maruz kaldıkları sıcaklık ve basınç hakkında bilgi veriyor. Bu sıcaklık ve basınç bilgilerini karşılaştıran ekip, dalışların tarihine dair genel bir tablo oluşturdu. Hipotez doğruysa, atmosferdeki oksijen artışlarıyla aynı zamana denk gelen daha düşük sıcaklıktaki dalışları görmeyi beklemek gerekiyor.
Veriler de bu uyumu destekliyor gibi görünüyor. 2.2 ila 1.8 milyar yıl önce ve ardından bir aradan sonra son 800 milyon yıldır düşük sıcaklıktaki dalışlar hakim. Bu erken dönem, Büyük Oksijenasyon Olayı ile eşleşiyor. Daha yakın dönem ise oksijen seviyelerindeki ikinci ve üçüncü artışları kapsıyor. Bu aradaki dönem ise jeolojide 'Sıkıcı Milyar' olarak biliniyor çünkü pek bir şeyin yaşanmadığı düşünülüyor.
Tektonik Değişimler
Bu dalış tarihini temel bir kimyasal modelden geçiren araştırmacılar, oksijenleşme zaman çizelgesini kabaca yeniden üretebildiklerini buldular.
Hikayenin başlangıcının, Pangaea gibi erken bir 'süper kıta'nın oluşumu olabileceğini söylüyorlar. Deniz seviyesinin üzerinde önemli miktarda kara parçasının bulunmasıyla, erozyon okyanuslara yeterli besin maddesini taşıyarak bol miktarda fotosentez yapan siyanobakteriyi destekleyebilirdi. Bunun kanıtlarını deniz tabanındaki organik karbon açısından zengin tortul kayaçlarda görebiliyoruz.
Columbia'nın parçalanması, daha düşük sıcaklıktaki dalışların ilk işaretleriyle örtüşüyor. Bu durum, organik karbonun ve Columbia çevresinde sığ sularda biriken karbonatın daha fazla mantoya dalmasını sağlamış olmalı.
Ardından, manto konveksiyonu ve levha hareketlerinin bile yavaş göründüğü Sıkıcı Milyar dönemi geliyor. Ancak sonrasında, Gondwana ve Pangaea süper kıtalarının oluşumu ve parçalanması, bizi bugünkü dünya haritasına benzeyen, bol miktarda düşük sıcaklıktaki dalışın olduğu tektonik levha sınırlarına doğru ilerletiyor.
Bugün Pasifik Okyanusu'nu çevreleyen 'Ateş Çemberi', örneğin, karbon ve kükürt açısından zengin tortulları sürekli olarak mantonun derinliklerine taşıyan büyük bir dalış bölgesini işaret ediyor. Bu tür dalışlar yaygınlaştığında, Dünya'nın oksijen dengesi atmosfere doğru kaymaya başladı.
Elbette bu hikayede, hem biyoloji hem de jeoloji açısından daha pek çok detay var. Oksijen açısından zengin atmosferimiz, karmaşık etkileşimlerin bir ürünü. Ancak araştırmacılar, 'Tüm bu süreçler, soğuyan bir Dünya'da soğuk dalışın evrimleşen verimliliği tarafından kontrol edildiğini savunduğumuz, karbonun (ve kükürtün) Dünya'nın iç ve dış kesimleri arasındaki net akışının temelini oluşturduğu süreçlerin üzerinde işledi' şeklinde yazıyorlar.
