เครดิตรูปภาพ: NASA
เมื่อนักสำรวจสองคนทำการสำรวจดาวอังคารเพื่อหาสัญญาณของน้ำและบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตนักธรณีวิทยาได้ค้นพบหลักฐานว่ามหาสมุทรโบราณของโลกนั้นแตกต่างจากในทุกวันนี้ การวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ฉบับสัปดาห์นี้ได้อ้างถึงข้อมูลใหม่ที่แสดงให้เห็นว่ามหาสมุทรที่ให้ชีวิตของโลกมีออกซิเจนน้อยกว่าวันนี้และน่าจะปราศจากออกซิเจนเกือบพันล้านปีกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ การค้นพบเหล่านี้อาจช่วยอธิบายว่าทำไมชีวิตที่ซับซ้อนแทบจะไม่วิวัฒนาการมานานนับพันล้านปีหลังจากที่มันเกิดขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ซึ่งได้รับทุนจาก National Science Foundation (NSF) และ บริษัท ในเครือของ University of Rochester ได้บุกเบิกวิธีการใหม่ที่เผยให้เห็นว่าออกซิเจนในมหาสมุทรอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรทั่วโลก นักธรณีวิทยาส่วนใหญ่เห็นว่าแทบจะไม่มีออกซิเจนละลายในมหาสมุทรจนกระทั่งประมาณ 2 พันล้านปีก่อนและพวกมันอุดมไปด้วยออกซิเจนในช่วงครึ่งปีหลัง ๆ แต่ก็มีความลึกลับเกี่ยวกับช่วงเวลาที่อยู่ระหว่าง
นักธรณีเทคนิคพัฒนาวิธีการตรวจจับสัญญาณของออกซิเจนโบราณในบางพื้นที่ แต่ไม่ได้อยู่ในมหาสมุทรของโลกโดยรวม อย่างไรก็ตามวิธีการของทีมสามารถคาดการณ์เพื่อเข้าใจธรรมชาติของมหาสมุทรทั้งหมดทั่วโลก
“ นี่เป็นหลักฐานโดยตรงที่ดีที่สุดที่มหาสมุทรทั่วโลกมีออกซิเจนน้อยกว่าในช่วงเวลานั้น” เกลอาร์โนลด์นักศึกษาระดับปริญญาเอกของโลกและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์และผู้เขียนรายงานการวิจัยกล่าว
Enriqueta Barrera ผู้อำนวยการโครงการในสาขาวิทยาศาสตร์โลกของ NSF กล่าวเสริมว่า“ การศึกษาครั้งนี้ใช้วิธีการใหม่คือการประยุกต์โมลิบดีนัมไอโซโทปของโมลิบดีนัมซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบการก่อกวนโลกในสภาพแวดล้อมมหาสมุทรได้ ไอโซโทปเหล่านี้เป็นประตูใหม่ในการสำรวจสภาพมหาสมุทรที่เป็นพิษในบางครั้งในบันทึกทางธรณีวิทยา”
อาร์โนลด์สำรวจหินจากทางเหนือของออสเตรเลียที่อยู่บนพื้นมหาสมุทรเมื่อกว่าพันล้านปีก่อนโดยใช้วิธีการใหม่ที่เธอพัฒนาขึ้นโดย Jane Barling และ Ariel Anbar นักวิจัยก่อนหน้านี้เจาะหินลงไปหลายเมตรและทดสอบองค์ประกอบทางเคมียืนยันว่าได้เก็บข้อมูลดั้งเดิมเกี่ยวกับมหาสมุทรที่เก็บรักษาไว้อย่างปลอดภัย สมาชิกในทีมนำหินเหล่านั้นกลับไปที่ห้องแล็บซึ่งใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่เรียกว่าพลาสมาพลาสม่าสเปกโตรมิเตอร์มวลตัวเหนี่ยวนำหลายตัวสะสมเพื่อตรวจสอบโมลิบดีนัมไอโซโทปโมลิบดินัมภายในก้อนหิน
ธาตุโมลิบดีนัมองค์ประกอบเข้าสู่มหาสมุทรผ่านทางแม่น้ำไหลบ่าละลายในน้ำทะเลและสามารถสลายตัวได้หลายร้อยพันปี โมลิบดีนัมผสมกันได้ดีในมหาสมุทรทำให้เป็นตัวบ่งชี้ระดับโลกที่ยอดเยี่ยม จากนั้นมันจะถูกนำออกจากมหาสมุทรไปสู่ตะกอนสองชนิดบนพื้นทะเล: ที่อยู่ใต้น้ำที่อุดมไปด้วยออกซิเจนและที่ไม่ดีต่อออกซิเจน
ทำงานร่วมกับ Timothy Lyons จากมหาวิทยาลัยมิสซูรีทีมงาน Rochester ทำการตรวจสอบตัวอย่างจากพื้นทะเลที่ทันสมัยรวมถึงสถานที่ที่หายากที่ขาดแคลนออกซิเจนในปัจจุบัน พวกเขาเรียนรู้ว่าพฤติกรรมทางเคมีของไอโซโทปของโมลิบดีนัมในตะกอนนั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปริมาณของออกซิเจนในน้ำที่อยู่ไกลออกไป เป็นผลให้เคมีของโมลิบดีนัมไอโซโทปในมหาสมุทรโลกขึ้นอยู่กับว่าน้ำทะเลเป็นออกซิเจนที่ยากจน พวกเขายังพบว่าโมลิบดีนัมในหินบางชนิดบันทึกข้อมูลนี้เกี่ยวกับมหาสมุทรโบราณ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างสมัยใหม่การตรวจวัดโมลิบดีนัมเคมีในหินจากออสเตรเลียชี้ไปที่มหาสมุทรที่มีออกซิเจนน้อยกว่ามาก
คำถามที่ว่าออกซิเจนน้อยลงเท่าใด โลกที่เต็มไปด้วยมหาสมุทรที่เป็นพิษอาจมีผลกระทบร้ายแรงต่อวิวัฒนาการ ยูคาริโอตชนิดของเซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตทุกชนิดยกเว้นแบคทีเรียปรากฏในบันทึกทางธรณีวิทยาตั้งแต่ 2.7 พันล้านปีก่อน แต่ยูคาริโอตที่มีเซลล์จำนวนมาก - บรรพบุรุษของพืชและสัตว์ - ไม่ปรากฏขึ้นจนกระทั่งเมื่อครึ่งพันล้านปีก่อนเกี่ยวกับเวลาที่มหาสมุทรอุดมไปด้วยออกซิเจน นักบรรพชีวินวิทยา Andrew Knoll จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดก่อนหน้านี้แอนบาร์ได้ตั้งสมมติฐานว่ามหาสมุทรที่มีพิษเป็นระยะเวลานานอาจเป็นกุญแจสำคัญว่าทำไมยูคาริโอตที่ซับซ้อนมากขึ้นแทบจะไม่รอดชีวิต การศึกษาของ Arnold เป็นขั้นตอนสำคัญในการทดสอบสมมติฐานนี้
“ มันน่าทึ่งมากที่เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของมหาสมุทรของโลกเรา” แอนบาร์กล่าว “ ไม่ว่าจะมีออกซิเจนในมหาสมุทรหรือไม่ก็เป็นคำถามทางเคมีที่ตรงไปตรงมาที่คุณคิดว่าจะตอบได้ง่าย มันแสดงให้เห็นว่ามันยากแค่ไหนที่จะหยอกล้อข้อมูลจากแผ่นเสียงร็อคและอีกมากมายที่เราจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับจุดกำเนิดของเรา”
การพิจารณาปริมาณออกซิเจนในมหาสมุทรในอดีตที่น้อยลงเป็นขั้นตอนต่อไป นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะศึกษาโมลิบดีนัมเคมีต่อไปเพื่อตอบคำถามด้วยการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องจาก NSF และ NASA หน่วยงานที่สนับสนุนงานเริ่มต้น ข้อมูลดังกล่าวไม่เพียง แต่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับวิวัฒนาการของเรา แต่อาจช่วยให้เราเข้าใจเงื่อนไขที่เราควรมองหาเมื่อเราค้นหาชีวิตนอกโลก
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว NSF
