結局のところ、SFは正しいかもしれません。宇宙全体に通気性のある雰囲気があるかもしれません

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ここ数年は、太陽系外惑星の発見が爆発的に増加しています。それらの世界のいくつかは、少なくとも予備的な観察では、「居住可能ゾーン」と私たちが考える場所にあります。しかし、地球と同じ鉱脈に生命を維持し、酸素が豊富な大気がどれだけあるでしょうか。

新しい研究では、通気性のある大気は、地球と同じくらい古い惑星で考えたほど珍しくない可能性があることが示唆されています。

地球は私たちが現在楽しんでいる酸素化された大気を発達させるのに長い時間を要しました。約24億年前まで、私たちの惑星は大気と海洋の酸素がはるかに少なかった。主要な酸素化イベントが起こったときにすべてが変わった。地球を形作った3つのうちの最初のもの。

地球の酸素化の3ステップモデルは、かなり広く理解され、受け入れられていますが、論争がないわけではありません。このモデルは、地球の歴史における3つの主要な変化を概説しています。それぞれの変化は、酸素を追加することによって地球の大気を大幅に変化させています。

3つのイベントは次のとおりです。

大酸化事象は約24億年前の古原生代の時代に発生した。このイベントでは、生物学的に生成された酸素が海洋と大気に蓄積し、おそらく初期の大量絶滅につながります。
新原生代の酸素化イベントでは、酸素レベルが劇的に上昇し、約5億4千万年前にカンブリア紀の爆発が起こりました。
古生代の酸素化イベントは約4億年前に起こり、酸素が現在のレベルの約21％に達するのを見ました。

地球の酸素化の歴史は複雑です。それは直線的な進歩ではありませんでした。最初、酸素は廃棄物の副産物として生命体から生成され、その多くは地球の地殻に吸収されていました。酸素は非常に反応性が高く、他の元素とあらゆる種類の化合物を形成し、地殻に閉じ込められました。特に、それは鉄と反応して、酸素が大気にいつ流入したかを示す最良の指標の1つである地質学的記録で酸化鉄を生成しました。

ただし、このモデルについては多くの議論があります。モデルの1つの理解によると、海洋の光合成細菌は初期酸素の多くを生産しました。その後、数億年後に陸上の惑星がやって来て、再び酸素レベルを上げました。プレート構造運動と大規模な火山噴火が役割を果たしたという証拠もあります。

この新しい研究の著者による記事は、このモデルは、酸素に富んだ世界を作成するために、ある程度の運が必要であることを意味すると述べています。「1回の火山噴火が発生しなかった場合、または特定の種類の生物が発生しなかった場合、低レベルで酸素が失速した可能性があります。」と述べています。

しかし、そうではないかもしれません。

彼らの新しい研究は「段階的な地球の酸素化は地球規模の生物地球化学的循環の固有の特性である」と題されており、「固有」という言葉がここで鍵となる。著者は、30億年前に確立された適切な微生物とプレートテクトニクスを手に入れたら、現在の酸素レベルに到達するのは時間の問題であると述べています。火山や陸上植物に関係なく。

“この研究は、地球がどのようにして酸素に富み、インテリジェントな生命をサポートすることができるかについての私たちの理解を実際にテストします。“
Lewis Alcott、リーズ大学、地球表面科学研究所の主執筆者。

研究が述べているように、地球の酸素化につながったのは、外力ではなく、「地球規模のリン、炭素、および酸素のサイクルを含む一連の内部フィードバック」でした。実際、これらのサイクルは、「地質学的記録で観察されたのと同じ3ステップのパターンを生み出した」でしょう。

それはすべて、紙から次のように伝えられます。「地球の酸素化イベントは、酸素光合成の進化後の惑星表面の漸進的な酸素化と完全に一致していると結論付けます。」

しかし、彼らはどのようにしてその結論に達しましたか？

研究者は英国のリーズ大学出身です。筆頭著者は、地球表面科学研究所を拠点とする博士課程の学生であるルイスJ.オルコットです。アルコットと他の研究者は、海洋生物地球化学の確立されたモデルを使用して、それを修正しました。彼らはそのモデルを地球の歴史のすべてにわたって実行し、3つの主要な酸素化イベントをすべて単独で生成することを発見しました。

プレスリリースでアルコットは、「この研究は、地球がどのようにして酸素が豊富になり、インテリジェントライフをサポートできるようになったかについての私たちの理解を実際にテストします。」

地球の酸素化の歴史の背後にある支配的な考えは、それを説明するためにいくつかの広範なイベントのカテゴリに依存しています。 1つは、酸素を生成する生命体の主要な進化的発展です。基本的に「生物革命」では、生命体は次第に複雑になり、酸素に富んだ環境を作り出しました。 2番目のカテゴリは、地殻変動を引き起こします。地殻を変化させ、より高い酸素レベルにつながった、重要な火山活動を含む、地殻変動の劇的かつ特定の増加です。

これら両方の広範なカテゴリーの正確な性質については多くの議論がありましたが、この新しい研究により、科学者はより多くのことを考えることができます。新しい研究では、地質記録で特定された「段階的な」イベントに依存して酸素化を説明するのではなく、リン、炭素、酸素の間のフィードバックサイクルを指摘しています。

研究はまた、酸素化が避けられなかったことを示唆しています。

研究の共著者であるリーズの地球環境学部のサイモンポールトン教授は次のように述べています。「私たちのモデルは、酸素を生成する微生物が進化した後、複雑な生命を維持できるレベルへの地球の酸素化は避けられないことを示唆しています。」

この新しいモデルの中心は、海洋のリン循環です。彼らのモデルは、地球が経験したのと同じ3ステップの酸素化パターンを生み出しました。この移行は、海洋のリン循環が酸素レベルの変化にどのように反応するか、そしてこれがリンを必要とする光合成にどのように影響するかによって促進されます。」