Dünya'mız, yaklaşık 4,5 milyar yıl önceki oluşumundan bu yana yavaş yavaş dönüyor ve bunun bir sonucu olarak günler giderek uzuyor.
Dünya'nın bu yavaşlaması insan ömrü ölçeğinde fark edilemez olsa da, çok uzun jeolojik dönemlerde önemli değişikliklere yol açacak kadar kayda değer. Bu değişikliklerden biri de belki de bizim için en önemlisi: Günlerin uzaması, Dünya atmosferinin oksijenlenmesiyle bağlantılı olabilir. 2021 yılında yayımlanan bir çalışmaya göre, bu bağlantı oldukça güçlü.
Özellikle yaklaşık 2,4 milyar yıl önce ortaya çıkan ve hızla çoğalan mavi-yeşil algler (siyanobakteriler), Dünya'nın günleri uzadıkça metabolik bir yan ürün olarak daha fazla oksijen üretebilmiş olabilir.
"Yer bilimlerinde kalıcı bir soru şudur: Dünya atmosferi oksijenini nasıl edindi ve bu oksijenlenmenin zamanlamasını hangi faktörler kontrol etti?" diyen araştırmacılar, kendi çalışmalarının Dünya'nın dönme hızının – yani gün uzunluğunun – atmosferin oksijenlenmesinin deseni ve zamanlaması üzerinde önemli bir etkisi olabileceğini öne sürdüğünü belirtiyor.
Bu hikayenin ilk bakışta birbiriyle pek ilgili görünmeyen iki ana bileşeni var. Birincisi, Dünya'nın dönüşünün yavaşlaması.
Dünya'nın dönüşünün yavaşlamasının nedeni, Ay'ın gezegen üzerinde bir kütleçekim etkisi uygulamasıdır. Ay yavaş yavaş uzaklaştığı için bu etki dönme hızında bir yavaşlamaya neden olur.
Fosil kayıtlarından biliyoruz ki, 1,4 milyar yıl önce günler sadece 18 saat uzunluğundaydı ve 70 milyon yıl önce de bugünkünden yarım saat daha kısaydı. Kanıtlar, gün uzunluğunun her yüzyılda yaklaşık 1,8 milisaniye arttığını gösteriyor.
İkinci bileşen ise "Büyük Oksidasyon Olayı" olarak bilinen durumdur. Bu olay, siyanobakterilerin o kadar büyük miktarlarda ortaya çıkmasıyla yaşanmıştır ki, Dünya atmosferi keskin ve önemli bir oksijen artışı görmüştür.
Bilim insanları, bu oksijenlenme olmadan bildiğimiz anlamda yaşamın ortaya çıkamayacağını düşünüyor. Dolayısıyla, siyanobakteriler bugün belki biraz tuhaf görünse de, muhtemelen onlar olmasaydı biz de burada olamazdık.
Bu olay hakkında hala bilmediğimiz pek çok şey var; örneğin neden Dünya tarihinde daha erken bir zamanda değil de tam olarak o zamanda gerçekleştiği gibi yakıcı sorular mevcut.
Bu bağlantıyı kurmak için siyanobakteri mikroplarıyla çalışan bilim insanlarına ihtiyaç duyuldu. Huron Gölü'ndeki Middle Island Sinkhole'da, Büyük Oksidasyon Olayı'ndan sorumlu siyanobakterilerin bir analoğu olduğu düşünülen mikrobiyal matlar bulunuyor.
Göl yatağındaki bir mikrobiyal mat içinde, fotosentez yoluyla oksijen üreten mor siyanobakteriler ve sülfürü metabolize eden beyaz mikroplar birbiriyle rekabet ediyor.
Geceleri, beyaz mikroplar mikrobiyal matın en üstüne yükselerek sülfürlerini tüketme işini yaparlar. Gün ağardığında ve Güneş gökyüzünde yeterince yükseldiğinde, beyaz mikroplar geri çekilir ve mor siyanobakteriler en üste çıkar.
Bir geomikrobiyolog, "Şimdi fotosentez yapmaya ve oksijen üretmeye başlayabilirler" diyor. "Ancak, tam olarak işe koyulmaları birkaç saat sürüyor, sabahları uzun bir gecikme var. Siyanobakteriler sabah insanından çok geç kalkanlar gibi görünüyor."
Bu durum, siyanobakterilerin oksijen pompalayabileceği gündüz penceresinin çok sınırlı olduğu anlamına geliyor. İşte bu gerçek, okyanus bilimci bir araştırmacının dikkatini çekti. Dünya'nın tarihi boyunca değişen gün uzunluğunun fotosentez üzerinde bir etkisi olup olmadığını merak etti.
Araştırmacılar, "Mikroplar arasındaki benzer bir rekabet türünün, erken Dünya'daki oksijen üretiminin gecikmesine katkıda bulunmuş olması mümkün" şeklinde açıklıyor.
Bu hipotezi göstermek için ekip, hem doğal ortamlarında hem de laboratuvar koşullarında mikroplar üzerinde deneyler ve ölçümler gerçekleştirdi. Ayrıca, sonuçlarına dayanarak güneş ışığını mikrobiyal oksijen üretimine ve mikrobiyal oksijen üretimini Dünya'nın tarihine bağlamak için ayrıntılı modelleme çalışmaları yaptılar.
Deniz bilimci bir araştırmacı, "Sezgi, iki tane 12 saatlik günün bir tane 24 saatlik güne benzer olması gerektiğini düşündürür. Güneş ışığı iki kat hızlı yükselir ve düşer, oksijen üretimi de buna ayak uydurur" diyor. "Ancak bakteriyel matlardan oksijenin salınımı moleküler difüzyon hızıyla sınırlı olduğu için böyle olmaz. Oksijen salınımının güneş ışığından bu ince ayrılması, mekanizmanın kalbinde yer alıyor."
Bu sonuçlar, küresel oksijen seviyeleri modellerine dahil edildi ve ekip, günlerin uzamasının Dünya'nın oksijenindeki artışla bağlantılı olduğunu buldu; sadece Büyük Oksidasyon Olayı ile değil, aynı zamanda yaklaşık 550 ila 800 milyon yıl önce meydana gelen Neoproterozoik Oksijenlenme Olayı olarak adlandırılan ikinci bir atmosferik oksijenlenme ile de.
Araştırmacılar, "Moleküler difüzyondan gezegen mekaniğine kadar, çok farklı ölçeklerde işleyen fizik yasalarını bir araya getiriyoruz. Yerde yaşayan mikroplar tarafından ne kadar oksijenin salınabileceği ile gün uzunluğu arasında temel bir bağlantı olduğunu gösteriyoruz" diyor. "Bu oldukça heyecan verici. Bu şekilde, mikrobiyal mattaki moleküllerin dansını, gezegenimizin ve Ay'ının dansına bağlıyoruz."
