地球。画像クレジット：NASAクリックして拡大
地球上の生命の歴史は、大気中の酸素の出現と密接に関連しています。現在の科学的コンセンサスは、かなりの量の酸素が最初に地球の大気中に約24億年前に現れ、大気中の酸素の2番目の大きな増加がずっと後で、おそらく6億年前に起こったとしています。
しかし、メリーランド大学の地質学者による新たな発見は、大気中の酸素の2番目のジャンプが実際にはずっと以前に始まり、以前考えられていたよりもゆっくりと起こった可能性があることを示唆しています。発見は、メリーランド州で開発された古代の環境で微生物の生活を追跡するための新しいツールを使用して可能になりました。全米科学財団とNASAから資金提供を受けたこの作品は、科学の12月2日号に掲載されています。
メリーランド大学の地質学科と地球システム科学学際センターの研究科学者であるボスウェルウィングと同僚の大学院研究者デビッドジョンストンは、希少硫黄同位体33Sの高精度測定を使用して、その古代の海洋を確立する国際的な研究チームを率いました。硫黄不均衡原核生物として知られている微生物は、以前考えられていたよりもほぼ5億年前に広く活動していました。
これらの硫黄不均化細菌によって使用される中間硫黄化合物は、硫化鉱物を酸素ガスに曝すことによって形成されます。したがって、この種の細菌による広範囲にわたる活動の証拠は、科学者によって、大気中の酸素含有量の増加の証拠として解釈されてきました。
「これらの測定値は、硫黄化合物の不均化が[130万年前]までに硫黄循環の活発な部分であり、進行性の地球表面酸素化が[中期原生代]を特徴づけた可能性があることを示唆している」と著者らは書いている。
原生代は、地球の歴史の中で約24億年前から5億4,500万年前までの期間です。
「また、この調査結果は、新しい33Sベースの研究手法を使用して、古代環境における微生物の存在と特性を独自に追跡し、実際の進化を垣間見ることができることを示しています」とJohnston氏は述べています。 「このアプローチは、地球の初期の生命とそれ以降の宇宙生物学の探索に重要な新しいツールを提供します。」
私たちが呼吸する空気
約45億年前に私たちの惑星が形成されたとき、地球上のほとんどすべての酸素が他の元素に化学的に結合されていました。それは、石英やその他のケイ酸塩鉱物などの固体化合物、水などの液体化合物、二酸化硫黄や二酸化炭素などの気体化合物です。自由酸素—私たちが呼吸することを可能にし、すべての高度な生活に不可欠なガス—は実際には存在しませんでした。
科学者たちは長い間、大気中の酸素の出現は酸素レベルの2つの明確なジャンプによって特徴付けられると考えていました。近年、研究者たちは、メリーランド大学の地質学者ジェームズファーカーとメリーランドの同僚によって開発された方法を使用して、かなりの量の酸素が最初に地球の大気中に約24億年前に現れたことを決定的に決定しました。 「大酸化事象」と呼ばれることもあるこの増加は、原生代の始まりです。
大気中の酸素の2番目の大きな上昇は約6億年前に発生し、その時点で酸素が近代に近いレベルに上昇しているという一般的な科学的合意も保持しています。この頃、多細胞動物の証拠が最初に地質学に現れます。
「大気中の酸素の2番目の主要な増加が迅速で段階的であるか、ゆっくりで段階的であるかについては、多くの議論がありました」とWing氏は述べています。 「私たちの結果は、2番目の上昇は漸進的であり、6億年前ではなく、13億年前に始まったという考えを裏付けています。」
ジョンストンに加えて、ウイングのメリーランド州で12月2日の論文に共著したのは、地質学の同僚であるジェームズファーカーとジェイカウフマンです。彼らのグループは、フィールド調査、岩石サンプルの実験室分析、地球化学モデル、硫黄含有ガスを用いた光化学実験、微生物実験を組み合わせて、硫黄同位体と地球の大気の進化との関連を文書化するために取り組んでいます。
メリーランド大学、David T. Johnston、Boswell A. Wing、James FarquharおよびAlan J. Kaufmanによる「中生代の活動的な微生物硫黄の不均化」。 Harald Strauss、Universit？t M？nster;ティモシーW.ライオンズ、カリフォルニア大学リバーサイド校。 Linda C. Kah、テネシー大学;ドナルドE.キャンフィールド、南デンマーク大学：科学、2005年12月2日。
元のソース：UMニュースリリース
