Nửa đầu của lịch sử hình thành Trái Đất hoàn toàn không có sự xuất hiện của oxy, nhưng điều đó không có nghĩa là không tồn tại sự sống. Vậy nguồn gốc của nguyên tố phổ biến thứ 3 trong vũ trụ này bắt đầu xuất hiện trên Trái Đất từ khi nào. Hãy cũng tôi tìm hiểu điều đó nhé!

Oxy xuất hiện từ bao giờ?

Khí oxy là yếu tố quan trọng nhất đối với sự tồn tại của loài người cũng như các sinh vật khác trên Trái Đất của chúng ta, nếu thiếu oxy trong khoảng 5 phút thì có thể dẫn đến chết mô não vĩnh viễn và hoàn toàn không có khả năng hồi phục

Nửa đầu của lịch sử Trái Đất – trong khoảng 2 tỷ năm – hoàn toàn không có sự xuất hiện của oxy, nhưng điều đó không đồng nghĩa với việc không tồn tại sự sống. Hiện nay vẫn còn rất nhiều tranh cãi với những yếu tố sinh học chính của thế giới trước khi có oxy và các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm dấu hiệu từ những lớp đá trầm tích lâu đời nhất trên Trái Đất của chúng ta.

Hầu hết các nhà khoa học đều tin rằng lượng oxy tồn tại trong khí quyển là không đáng kể cho đến 2,4 tỷ năm về trước, khi Sự kiện oxy hóa vĩ đại (GOE) mở ra. Sự tăng nhanh về nồng độ oxy chủ yếu là do vi khuẩn xyano, hay ta còn gọi là tảo xanh – sự quang hợp của loài vi khuẩn này tạo ra oxy. Loài vi khuẩn tạo ra oxy này xuất hiện từ khi nào và vì sao xuất hiện đến nay vẫn chưa được làm rõ, trên thực tế cho rằng sự kiện GOE chính là giao lộ của sự đóng băng toàn cầu, sự biến động khoáng vật và sự phát triển dồi dào của các loài mới.

Tiến sĩ Dominic Papineau tại Học viện Carnegie Washington cho biết rằng: “Chúng tôi không biết nguyên nhân là gì và hậu quả là như thế nào. Nhiều sự kiện xảy ra cùng một thời điểm, do đó câu chuyện về nó vẫn chưa rõ ràng”

Để giúp giải quyết câu hỏi địa lý này,tiến sĩ Papineau đang nghiên cứu sự hình thành sắt tập hợp hay BIFs, loại đá trầm tích được hình thành tại đáy các vùng biển cổ đại. Tập trung nghiên cứu vào những khoáng chất nhất định bên trong của BIFs có thể thấy sự liên quan chặt chẽ đến sự sống và cái chết các của vi khuẩn cổ đại

Sự xuất hiện từ rất sớm của vi khuẩn quang hợp tạo ra oxy – tảo xanh (vi khuẩn xyano)

Rất có thể chính là vi khuẩn xyano hình thành nên những vi khuẩn BIFs, vì oxy từ những vi khuẩn này khiến cho Fe bị oxy hóa trong nước của các vùng biển trước sự kiện GOE. Nhưng nếu như vi khuẩn xyano đã xuất hiện trước sự kiện GOE từ rất lâu, thì lý do tại sao chúng cần tới hàng trăm triệu năm để lượng oxy do chúng quang hợp và tạo ra tích lại trong khí quyển? Tiến sĩ Papineau và các đồng nghiệp của ông có thể là đã giải đáp được một phần của câu trả lời trong chính bối cảnh giao thoa phức tạp giữa địa lý học và sinh vật học. Oxy được tạo ra từ vi khuẩn xyano có thể là đã bị phá hủy trước sự vượt trội của chất metan. Hai loại khí này có xảy ra phản ứng để tạo ra khí cacbon dioxit và nước. Tiến sĩ Papineau giải thích: “Oxy không thể tích lũy trong môi trường giàu metan”.

Metan có nguồn gốc từ vi khuẩn được gọi với tên gọi là methanogens, chúng giải phóng metan sau khi chúng đã tiêu thụ khí cacbon dioxit và hydro. Trường hợp này có thể lý giải là, methanogen và vi khuẩn xyano cùng chung sống trong vùng biển cổ đại, thế nhưng methanogens chiếm ưu thế hơn xyano dẫn tới sự giải phóng metan của chúng kiềm chế oxy do xyano tạo ra, và làm ấm hành tinh của chúng ta qua tác động hiệu ứng nhà kính. Thế nhưng cho đến gần thời điểm diễn ra sự kiện GOE, những sinh vật này dần dần biến mất, và oxy tạo ra từ vi khuẩn xyano lấp đầy khí quyển đã cạn kiệt metan.

Kappler nói rằng: “Nghiên cứu về nguồn gốc BIFs lâu đời nhất có thể cho chúng ta biết được sự sống phát triển khả năng thở ra oxy và từ đó làm thay đổi thế giới mãi mãi”.

Xem thêm: