الأوكسجين وصناعة الحياة.. كيف أعادت الأرض تشكيل غلافها الجوي عبر مليارات السنين

اعتمدت الدراسة التي نُشرت في مجلة Proceedings of the National" "Academy of Sciences على تحليل بيانات تمتد لنحو 3.5 مليارات عام، وهي فترة تغطي معظم تاريخ الأرض. وأظهرت النتائج أن الغلاف الجوي لم يكن دائماً غنياً بالأوكسجين كما هو اليوم؛ بل مر بمراحل متعددة من التغير.

في البدايات، اقتصرت الحياة على كائنات دقيقة قادرة على العيش في بيئات شبه خالية من الأوكسجين، قبل أن يبدأ هذا الغاز التراكم تدريجياً، مغيراً طبيعة الكوكب.

ارتبطت الزيادة بعيدة الأمد في مستويات الأوكسجين بانتشار الكائنات الحية القادرة على تنفيذ Photosynthesis، وهي العملية التي تنتج الأوكسجين بوصفه ناتجاً ثانوياً.

ومع توسع هذه الكائنات، خاصة البكتيريا الزرقاء، ارتفعت كميات الأوكسجين في الغلاف الجوي والمحيطات، وهذا أدى إلى تحولات كبرى سمحت بظهور كائنات متعددة الخلايا، ومهدت الطريق للحياة المعقدة.

اعتمد الباحثون على تحليل معدن البيريت الموجود في الصخور الرسوبية القديمة، والذي يحتفظ بآثار كيميائية دقيقة تظهر طبيعة الغلاف الجوي في زمن تشكله.

وباستخدام تقنيات Machine Learning، تم تحليل كميات ضخمة من البيانات لاستخلاص أنماط دقيقة، وهذا أتاح إعادة بناء تاريخ الأوكسجين بدقة زمنية أعلى مقارنة بالدراسات السابقة.

لم يكن تطور الأوكسجين مرتبطاً بالحياة وحدها؛ إذ أظهرت النتائج أن Plate Tectonics أدت دوراً أساسياً في إحداث تقلبات في مستوياته.

فحركة القارات، سواء باندماجها في قارة عملاقة أم في تفرقها، تؤثر في كيمياء المحيطات ودورات العناصر الغذائية، وهذا يؤثر بدوره في نشاط الكائنات المنتجة للأوكسجين.

على الرغم من الاتجاه العام نحو زيادة الوأكسجين، لم يكن هذا الارتفاع مستقرا؛ بل شهد فترات من الانخفاض والارتفاع السريع.

وترتبط هذه التقلبات بعمليات جيولوجية مثل التجوية الكيميائية، التي تطلق عناصر غذائية كالفوسفور والحديد إلى المحيطات، وهذا يعزز نمو الكائنات الدقيقة ويؤثر في إنتاج الأوكسجين.