کشف ارتباط اکسیژن و فسفر در اقیانوس‌های باستانی؛ راهنمایی جدید برای یافتن حیات فرازمینی

ارتباط تنگاتنگ اکسیژن و مواد مغذی در تاریخ زمین

تاریخچه سیاره ما گویای یک پیوند ناگسستنی میان اکسیژن، مواد مغذی و تکامل حیات است. برخلاف تصور عمومی، زمین در زمان شکل‌گیری خود (حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش) فاقد اکسیژن جوی بود. تنها پس از گذشت بیش از دو میلیارد سال و وقوع پدیده‌ای موسوم به «رویداد بزرگ اکسایش»، این گاز به یکی از ویژگی‌های پایدار جو تبدیل شد.

پرسش کلیدی برای دانشمندان این است که چگونه اکسیژن توانست برای میلیون‌ها سال پس از آن دوره، در سطوح بالا باقی بماند تا بستر مناسب برای ظهور موجودات پیچیده فراهم شود. اکنون مشخص شده است که پاسخ این معما در شیمی اقیانوس‌های باستانی نهفته است.

نقش فسفر در چرخه خودپایدار اکسیژن

پژوهشی که توسط لوئیس آلکات از دانشگاه بریستول هدایت شده، نشان می‌دهد که فسفر به عنوان یکی از عناصر بنیادین حیات، نقش محوری در این فرآیند داشته است. این مطالعه یک چرخه خودپایدار را توصیف می‌کند که در آن:

• فسفر در اقیانوس‌های باستانی بازچرخانی می‌شد.
• این بازچرخانی باعث حفظ سطوح بالای اکسیژن پس از افزایش اولیه آن شد.
• موجودات زنده با استفاده از این مواد مغذی توانستند رشد و عملکرد خود را حفظ کنند.

"موجودات زنده بدون فسفر نمی‌توانند رشد کنند یا عملکرد درستی داشته باشند." — آندری بکر، استاد زمین‌شناسی

دستیابی به واقعیت با تکنولوژی‌های جدید تحلیل سنگ

تا پیش از این، دانشمندان تنها قادر به اندازه‌گیری کل فسفر موجود در سنگ‌های باستانی بودند و نمی‌توانستند تشخیص دهند چه مقدار از آن واقعاً در دسترس حیات بوده است. تیم پژوهشی با استفاده از یک تکنیک نوآورانه، توانستند فسفر را بر اساس نوع کانی متصل به آن تفکیک کنند.

آن‌ها با تحلیل سنگ‌های باستانی در آفریقای جنوبی، توانستند فسفر «قابل دسترس» را از فسفر «محبوس در کانی‌ها» جدا کنند. این دقت بالا، تصویری بسیار شفاف‌تر از سطح مواد مغذی در اقیانوس‌های باستانی ارائه می‌دهد و نشان می‌دهد که چگونه آزادسازی مداوم اکسیژن به جو زمین ادامه یافته است.

جستجوی حیات در جهان‌های دیگر

درک این پیوند میان مواد مغذی و اکسیژن، فراتر از مطالعه تاریخ زمین است. دانشمندان معتقدند این یافته‌ها ابزاری قدرتمند برای شناسایی شرایط مشابه در سیارات دارای اقیانوس در سایر نقاط کهکشان فراهم می‌کند. در واقع، با شناخت الگوهای شیمیایی زمین در گذشته، می‌توان با دقت بیشتری به دنبال نشانه‌های حیات فرازمینی گشت.