Η βιογραφία του οξυγόνου

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανίχνευσε πρόσφατα τα πιο μακρινά μέχρι σήμερα ίχνη οξυγόνου σε έναν γαλαξία, τον SXDF-NB1006-2, που απέχει 13,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός από εμάς, απόσταση η οποία χρονικά αντιστοιχεί σε μόλις 700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη.

Οι επιστήμονες από την Ιαπωνία, τη Σουηδία και τη Βρετανία, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Ακιο Ινούε από το Πανεπιστήμο Σάνγκιο της Οσάκα, έκαναν την παρατήρηση με τη μεγάλη διάταξη τηλεσκοπίων ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. Η σχετική δημοσίευση έγινε στην επιθεώρηση «Science». Λίγες εβδομάδες αργότερα μια δεύτερη ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες εντόπισε ποσότητες οξυγόνου στον μακρινό γαλαξία COSMOS-1908 σε απόσταση περίπου 12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, όπως ανέφερε στην επιθεώρηση «Astrophysical Journal Letters». Οι ανακαλύψεις αυτές θεωρούνται σημαντικές γιατί δείχνουν ότι το οξυγόνο ήταν παρόν ήδη στο πρώιμο Σύμπαν.

Οι πρώτες… ανάσες του Σύμπαντος

Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις το οξυγόνο στον αρχαίο γαλαξία SXDF-NB1006-2 είναι δέκα φορές λιγότερο σε σχέση με αυτό που υπάρχει στον γαλαξία μας σήμερα. Οι ερευνητές δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν τη χημική «υπογραφή» του άνθρακα στον ίδιο μακρινό γαλαξία. Το οξυγόνο που ανίχνευσαν ήταν ιονισμένο, καθώς τα άτομά του διασπώνταν από την ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία των τεράστιων νεαρών άστρων του SXDF-NB1006-2. Στην περίπτωση του γαλαξία COSMOS-1908 τα επίπεδα οξυγόνου που ανιχνεύθηκαν αγγίζουν το 20% των επιπέδων οξυγόνου του Ηλιου μας.

Λίγο μετά τη δημιουργία του Σύμπαντος, πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, υπήρχαν μόνο τα πιο ελαφρά χημικά στοιχεία: υδρογόνο, ήλιον και λίθιο. Τα βαρύτερα στοιχεία, όπως ο άνθρακας και το οξυγόνο, δημιουργήθηκαν αργότερα στο εσωτερικό των άστρων και εξαπλώθηκαν σταδιακά στο Σύμπαν.

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία, το οξυγόνο άρχισε να συσσωρεύεται αισθητά στη γήινη ατμόσφαιρα πριν από περίπου 2,3 δισεκατομμύρια χρόνια, στη διάρκεια μιας περιόδου που έχει ονομαστεί «Το Γεγονός της Μεγάλης Οξείδωσης». Το φαινόμενο αυτό αποτέλεσε τον καταλύτη για την εξέλιξη της ζωής στον πλανήτη μας.

Οι πρωτόγονες μικροβιακές μορφές ζωής που είχαν κάνει την εμφάνισή τους στον πλανήτη μας στήριζαν την ύπαρξή τους σε «αναερόβιες» χημικές διεργασίες. Οταν το οξυγόνο άρχισε να κάνει δυναμικά αισθητή την παρουσία του στη Γη οι αναερόβιοι οργανισμοί εξωθήθηκαν σε εξαφάνιση και τη θέση τους κατέλαβαν μεγαλύτερες, πιο πολύπλοκες (και εν καιρώ πιο έξυπνες) αερόβιες μορφές ζωής, οι οποίες μπορούσαν να εκμεταλλευθούν το οξυγόνο.

Πριν από λίγο καιρό διεθνής ομάδα ερευνητών από τον Καναδά, τη Δανία, τη Γερμανία και τη Νότια Αφρική ανέλυσε τη χημική σύσταση δειγμάτων πανάρχαιου εδάφους, το οποίο ήταν «φυλακισμένο» μέσα σε πετρώματα ηλικίας περίπου τριών δισεκατομμυρίων ετών από τη Νότια Αφρική και θεωρείται το αρχαιότερο γνωστό έδαφος στη Γη. Εντόπισαν την παρουσία οξυγόνου αποδεικνύοντας ότι το αέριο υπήρχε στον πλανήτη πολύ νωρίτερα από όσο πιστεύαμε.

Παράλληλα γεωχημικοί του Πανεπιστημίου Γέιλ μελέτησαν πετρώματα ηλικίας 2,95 δισ. ετών, επίσης από τη Νότια Αφρική. Οι ερευνητές ανέλυσαν τα επίπεδα μολυβδαινίου και σιδήρου στα πετρώματα. Τα στοιχεία αυτά λειτουργούν ως δείκτες διεργασιών φωτοσύνθεσης αφού μπορούν να «καταγράφουν» ανάμεσα στα άλλα και την οξείδωση του μαγγανίου, διαδικασία που απαιτεί υψηλά επίπεδα οξυγόνου.

Οι αναλύσεις που έκαναν οι επιστήμονες δείχνουν ότι τα επίπεδα του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης ήταν ιδιαίτερα υψηλά εκείνη την περίοδο, επιβεβαιώνοντας έτσι την προηγούμενη μελέτη και φέρνοντας πολύ πιο πίσω χρονολογικά την ύπαρξή του στον πλανήτη. «Τα επίπεδα του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα πριν από 3 δισεκατομμύρια έτη ήταν 100 χιλιάδες φορές υψηλότερα από τα επίπεδα που θα μπορούσαν να εξηγηθούν από μη βιολογικές διεργασίες» αναφέρουν οι ερευνητές του Γέιλ στο σχετικό άρθρο τους που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Nature Geoscience».

Μια πρόσφατη μελέτη αναφέρει ότι η ατμόσφαιρα του Αρη ήταν πλούσια σε οξυγόνο πολύ πριν το πολύτιμο για τη ζωή στη Γη αέριο αποκτήσει έντονη παρουσία στον πλανήτη μας. Τη μελέτη πραγματοποίησαν ερευνητές του Τμήματος Γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. Οι επιστήμονες ανέλυσαν και συνέκριναν μετεωρίτες που ήρθαν στη Γη από τον Αρη και πετρώματα που μελέτησε στον Κόκκινο Πλανήτη το ρομπότ εξερεύνησης Spirit. Τα ευρήματα τούς οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η ατμόσφαιρα του Αρη ήταν πλούσια σε οξυγόνο πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια έτη. Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Nature», έχει ήδη αποτελέσει αντικείμενο διαμάχης στην επιστημονική κοινότητα αφού κάποιοι επιστήμονες αμφισβητούν την ορθότητά της. Αν πάντως η άποψη των ερευνητών της Οξφόρδης επιβεβαιωθεί και πράγματι η παρουσία του οξυγόνου στον Αρη ήταν έντονη εκείνη την περίοδο, τότε θα ενισχυθεί σημαντικά η θεωρία ότι κάποτε ο Κόκκινος Πλανήτης διέθετε τις κατάλληλες συνθήκες (ατμοσφαιρικές, θερμοκρασίας καθώς και την παρουσία νερού σε υγρή μορφή στην επιφάνειά του) για να είναι κατοικήσιμος και φιλικός στη ζωή.

Το ευρωπαϊκό διαστημικό σκάφος Rosetta ανακάλυψε οξυγόνο σε αφθονία στην ατμόσφαιρα του κομήτη 67P, κάτι που κατέπληξε τους επιστήμονες, οι οποίοι εκτιμούν ότι ίσως θα πρέπει να επανεξεταστούν οι θεωρίες τους για τον σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος.

Αυτό το μοριακό οξυγόνο (Ο2) θα μπορούσε να είναι κατά πολύ παλαιότερο του ηλιακού μας συστήματος το οποίο είναι ηλικίας 4,6 δισ. ετών, σημειώνεται στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Nature». «Ισως θα χρειαστεί να τροποποιήσουμε τα σημερινά μοντέλα μας για τη δημιουργία του Ηλιακού Συστήματος αφού δεν προέβλεπαν την παρουσία μοριακού οξυγόνου σε κομήτες» λέει ο Αντρέ Μπίλερ, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. Είναι η πρώτη φορά που εντοπίζεται μοριακό οξυγόνο σε κομήτη.