Nowe badanie sugeruje, że wydłużanie się dni jest związane z natlenieniem atmosfery. Od momentu powstania, nasza planeta w rzeczywistości zmniejszyła swoją prędkość, stopniowo wydłużając dzień
Ziemia, od momentu powstania około 4,5 miliarda lat temu, stopniowo zmniejszała swoją prędkość obrotu. Konsekwencją tego było stopniowe wydłużanie się dnia, które na przestrzeni wieków wprowadziło znaczące zmiany. Nowe badania sugerują, że jedna z tych zmian jest związana z natlenianiem atmosfery Ziemi. Niebiesko-zielone algi, znane jako cyjanobakterie, które pojawiły się 2,4 miliarda lat temu, byłyby w stanie produkować więcej tlenu właśnie dlatego, że dni stały się dłuższe. Badanie zostało opublikowane w Nature Geoscience i zostało przeprowadzone przez mikrobiologów z University of Michigan, Max Planck Institute for Marine Microbiology oraz Leibniz Centre for Tropical Marine Research w Niemczech.
Wpływ prędkości obrotowej Ziemi na natlenienie
Według naukowców należy wziąć pod uwagę dwa elementy: spowalniający obrót Ziemi oraz główne wydarzenie związane z utlenianiem na kuli ziemskiej, kiedy pojawiły się sinice. Przyczyną spowolnienia Ziemi jest przyciąganie grawitacyjne Księżyca, które powoduje spowolnienie ruchu obrotowego związane ze stopniowym oddalaniem się naszego satelity. Na podstawie dowodów kopalnych ustalono, że 1,4 miliarda lat temu dni miały tylko 18 godzin, a około 70 milionów lat temu były o pół godziny krótsze niż dzisiejsze 24 godziny. Wyniki sugerują zatem, że zyskujemy 1,8 milisekundy na wiek.
A propos sinic, 2,4 mld lat temu pojawiły się one w tak dużych ilościach, że w atmosferze ziemskiej nastąpił duży i znaczący wzrost ilości tlenu. Bez tego utleniania, naukowcy uważają, że życie nie mogłoby powstać. Z obserwacji mikrobów sinicowych w Middle Island Sinkhole w jeziorze Huron, które są uważane za analogiczne do tych odpowiedzialnych za Wielkie Utlenianie, mikrobiolodzy powiązali długość dni z aktywnością tych organizmów.
Purpurowe sinice, które produkują tlen w procesie fotosyntezy i białe mikroby, które metabolizują siarkę, tworzą mikrobowy dywan na dnie jeziora Huron. W nocy białe mikroby wznoszą się ponad sinice pochłaniając siarkę, w ciągu dnia dzieje się odwrotnie, te pierwsze wycofują się, a te drugie wznoszą się produkując tlen. Jednak geomikrobiolog Judith Klatt z Max Planck Institute for Marine Microbiology w Niemczech wyjaśniła, że "potrzeba kilku godzin, zanim (sinice) naprawdę się rozkręcą". Oznacza to, że tlen jest produkowany w zmniejszonym oknie w ciągu dnia. Na podstawie tej obserwacji oceanograf Brian Arbic z Uniwersytetu Michigan zastanawiał się, czy długość dni mogła mieć wpływ na fotosyntezę.
Aby udowodnić tę hipotezę, zespół przeprowadził eksperymenty i pomiary na mikrobach, zarówno w ich naturalnym środowisku, jak i w warunkach laboratoryjnych, a także przeprowadził szczegółowe badania modelowania na podstawie swoich ustaleń, aby powiązać światło słoneczne z mikrobiologiczną produkcją tlenu i mikrobiologiczną produkcją tlenu z historią Ziemi. "Intuicja podpowiada, że dwa 12-godzinne dni powinny być podobne do jednego 24-godzinnego dnia" - wyjaśnia naukowiec morski Arjun Chennu z Centrum Badań Morza Tropikalnego Leibniza w Niemczech. "Ale uwalnianie tlenu z mat bakteryjnych jest ograniczone przez szybkość dyfuzji molekularnej."
Wyniki pomiarów naukowców pokazały zatem, że istnieje fundamentalny związek między długością dnia a ilością tlenu, który może być uwalniany przez mikroby żyjące w glebie. W miarę jak Ziemia zwalnia i dni stają się dłuższe, więcej tlenu może być produkowane w atmosferze, przedłużając przetrwanie gatunków zwierząt i roślin na naszej planecie.
A propos pochodzenia pierwszych form życia na naszej planecie, inne badania w Kanadzie odkryły skamieniałości gąbek, które mogą datować pojawienie się zwierząt na Ziemi 350 milionów lat wcześniej.
Stefania Bernardini