Maa hapniku müsteerium

11. oktoober 2013 kell 15:40



Earth-Landscape-ArtDonald E. Canfieldi jaoks on midagi rabavat igas sõõmus õhus, mida me hingame. “Inimesed võtavad hapnikku enesestmõistetavalt, sest see on lihtsalt siis ja me hingame seda kogu aeg sisse,” ütleb dr Canfield, Lõuna-Taani Ülikooli geokeemik. “Aga Maa on ainuke meile teadaolev planeet, millel hapnikku on.”

 

Imepärane on see, et Maal oli algselt hapnikuvaba atmosfäär ning meie kummaliselt hapnikurohke atmosfäär on geoloogia ja bioloogia vahelise keerulise “tantsu“ tulemus. Et uurida iidset atmosfääri, uurivad geokeemikud uurivad n-ö keemilisi sõrmejälgi, mis kividele on jäänud. Mõned kivid sisaldavad kindlaid molekule, mis said moodustuda vaid hapniku olemasolul. Mida rohkem selliseid molekule kivist leitakse, seda rohkem hapnikku pidi olema tol ajal atmosfääris. Kui vaadata vanimaid kive Maal, ei leidu seal ühtegi jälge hapnikust atmosfääris. Uuringud näitavad hoopis, et ürgne õhk koosnes enamasti süsinikdiioksiidist, metaanist ja lämmastikust. Päikesekiired tekitasid veidi vaba hapnikku, lõhestades seda süsinikdioksiidi ja muude molekulide küljest. Aga hapnik kadus peaaegu et koheselt, sest see on äärmiselt “sõbralik” element, luues sidemeid paljude molekulidega. See kinnitus kivides leiduva raua külge, luues rooste, ning ühines vulkaanidest väljapaiskunud vesinikuga, et moodustada vesinikperoksiidi ja muid ühendeid.

Kolm miljardit aastat tagasi toimus muutus. Tolleaegsetes kivides on hapniku jälgi ning hinnatakse, et tollane atmosfäär sisaldas 0,03% tänapäevasest hapnikusisaldusest. Kuigi see ei kõla kuigi paljuna, märkis see nihet Maa keemias. Päikesevalgus ei saanud üksinda nii palju hapnikku atmosfääri saata, ainult elusorganismid said. Tolleks ajaks olid mõned mikroobid arendanud välja võime fotosünteesida. Ookeanipinnal hulpides kasutasid nad päikeseenergiat, et kasvada süsinikdioksiidi ja vee arvelt ning eritasid jäägina hapnikku. Enamus sellest fotosünteesivate mikroobide vabastatud hapnikust imeti atmosfäärist vaakumi tõttu siiski välja. Kui mikroobid surid, reageeris hapnik nende süsinikuga. Aga väike kogus hapnikku jäi siiski neist taha, sest osa orgaanilist ainet surnud mikroobidest vajus ookeanipõhja, kus hapnik selleni ei ulatunud ning hapnik jäi õhku.

Paarsada miljonit aastat oli hapnikku napilt, aga planeedi jahtumise tõttu vähenes ka vaakum – vulkaanid eritasid vähem hapnikku endasse imevat vesinikku atmosfääri ning Canfield arvab, et nõrgenenud vaakum võiski viia hapnikutaseme järsu tõusuni, mida on näha 2,3 miljardi aasta vanustes kivides. Aga säärane buum viis järgmise languseni. Mikroobid vajusid merepõhja, tekitades süsinikurohkeid kive, mis hiljem tõsteti üles ja moodustasid kuiva maa, mis reageeris hapnikuga, tõmmates seda atmosfäärist välja. Ühesõnaga pani elu ise Maa vaakumi uuesti tööle. 2 miljardit aastat tagasi oli hapnikutase jälle tänapäevasest vaid 0,01%.

Viimased kaks miljardit aastat on hapniku tasakaaluga pidev mäng toimunud –  kui taimed arenesid, hakkasid nad hoiustama endas süsinikku puidu ja muude kiudude kujul, jättes vähem süsinikku alles hapnikuga reageerimiseks ning see põhjustas 300 miljonit aastat tagasi hapnikutaseme tõusu tänapäevasest 50% kõrgemaks. Aga kui mandrid üle maakera liikusid, soodustas muutunud geograafia kõrbi. Metsad kahanesid ja hapnikutase vähenes taas.

Mida rohkem saab Canfield teada muutlikust ajaloost, seda vähem on tal kindlust tuleviku suhtes. Kas maa hoiab oma tähelepanuväärsest hapnikuvarust kinni või hakkab see jälle vähenema? “Ma ei ole kindel, et meil on hea vastus,” ütleb Canfield. “See sõltub palju geograafia kapriisidest.”

 

 

 

Allikas: New York Times

Foto: sathiyam.tv

 

Toimetas Marlen Laanep