Büyük Oksijenlenme Etkinliği

Büyük Oksijenlenme Olayı (GOE) atmosferimize serbest oksijenin girmesiydi. Buna fotosentez yapan siyanobakteriler neden olmuştur. Yaklaşık üç milyar yıl öncesinden yaklaşık bir milyar yıl öncesine kadar çok uzun bir zaman aldı.

Fotosentez hem GOE'den önce hem de sonra oksijen üretiyordu. Aradaki fark, GOE'den önce organik madde ve çözünmüş demirin serbest oksijeni kimyasal olarak tutmasıydı. Dünya'da çok fazla demir vardır ve demirin çözünürlüğü oksitlerinden daha yüksektir, bu nedenle okyanuslarda çok fazla çözünmüş demir vardı. Demir oksit haline geldi ve Archaean ve Proterozoik dönemlerden bantlı demir kayası olarak büyük birikintiler oluşturdu. Daha fazla oksijen yakalamak için yeterli demir kalmadığında, atmosferde serbest oksijen birikti. Bu GOE idi.

Oksijen, o dönemde Dünya'nın anaerobik sakinlerinin çoğu için zehirliydi. Siyanobakteriler oksijen ürettikçe ve stromatolitlerini inşa ettikçe, diğer protistler için ortamı değiştirdiler. Diğer protistlerin oksijenle başa çıkma yolları olmadığından, çoğunun nesli tükenecekti. Bir başka sonuç da serbest oksijenin bir sera gazı olan atmosferik metan üzerindeki etkisiydi. Reaksiyon metanı uzaklaştırdı ve muhtemelen şimdiye kadarki en uzun kartopu Dünya dönemi olan Huronian buzullaşmasına neden oldu. Serbest oksijen o zamandan beri atmosferin önemli bir parçası olmuştur.

O2 Dünya atmosferinde birikir. Kırmızı ve yeşil çizgiler tahminlerin aralığını temsil ederken, zaman milyarlarca yıl önce (Ga) ölçülmüştür. Aşama 1 (3.85-2.45 Ga): Atmosferde neredeyse hiç O2 yok. Aşama 2 (2.45-1.85 Ga): O2 üretildi, ancak okyanuslarda ve deniz dibi kayalarında emildi. Aşama 3 (1.85-0.85 Ga): O2 okyanuslardan gaz çıkarmaya başlar, ancak kara yüzeyleri tarafından emilir. Aşama 4 & 5 (0,85-günümüz): O2 batar ve gaz birikir.

Zamanlama

Kanıtlar, serbest oksijenin ilk olarak atık ürün olarak oksijen yayan fotosentetik organizmalar (prokaryotik, daha sonra ökaryotik) tarafından üretildiği yönündedir. Bu organizmalar GOE'den çok önce, belki de 3500 milyon yıl önce (mya) yaşamışlardır. Ürettikleri oksijen, bantlı demir oluşumlarının çökelmesine yol açan 'kitlesel paslanma' ile atmosferden hızla uzaklaştırılmış olmalıdır. Oksijen, GOE'nin başlamasından kısa bir süre önce (~50 milyon yıl) atmosferde küçük miktarlarda kalmaya başlamıştır. Bir çekilme olmasaydı, oksijen çok hızlı bir şekilde birikirdi. Günümüz fotosentez oranlarında (ki bu oran kara bitkilerinin bulunmadığı Prekambriyen dönemindekinden çok daha yüksektir), modern atmosferik O₂ seviyeleri yaklaşık 2.000 yıl içinde üretilebilir.

Özet:

3,500 mya Archaean eon: stromatolitlerde siyanobakteriler tarafından oksijen üretimi.
Oksijen, demirin bantlı demir oluşumlarında demir oksitler olarak birikmesine neden olur.
c. 2.400 mya Paleoproterozoik dönem: serbest oksijen atmosfere kaçar, çoğunlukla karada emilir.
c. 850 mya Neoproterozoik dönem: atmosferde oksijen birikmeye başlar. Paleozoik dönem boyunca artmaya devam ederek günümüzdeki seviyelere ulaşır.

Sorular ve Yanıtlar

S: Büyük Oksijenlenme Olayı (GOE) nedir?

C: GOE, fotosentez yapan siyanobakterilerin neden olduğu, atmosferimizde serbest oksijen oluşumudur. Üç milyar yıl öncesinden yaklaşık bir milyar yıl öncesine kadar uzun bir zaman diliminde gerçekleşmiştir.

S: GOE nasıl gerçekleşti?

C: GOE'den önce, organik madde ve çözünmüş demir kimyasal olarak serbest oksijeni yakaladı. Daha fazla oksijen yakalamak için yeterli demir kalmadığında, atmosferde serbest oksijen birikti ve bu da GOE oldu.

S: GOE'nin bazı sonuçları nelerdi?

C: Oksijen o dönemde Dünya'nın anaerobik sakinlerinin çoğu için zehirliydi, bu yüzden birçoğunun nesli tükendi. Serbest oksijen ayrıca bir sera gazı olan atmosferik metan ile tepkimeye girerek onu uzaklaştırdı ve belki de şimdiye kadarki en uzun kartopu Dünya dönemi olan Huron buzullaşmasına neden oldu. Serbest oksijen o zamandan beri atmosferimizin önemli bir parçası olmuştur.

S: Stromatolitler nedir?

C: Stromatolitler, lagünler ve gelgit havuzları gibi sığ su ortamlarında bulunabilen siyanobakteriler tarafından oluşturulan katmanlı yapılardır. Bakteriler tortu parçacıklarını mukus tabakaları içinde hapsettiklerinde ve zamanla birbirlerinin üzerinde matlar oluşturduklarında oluşurlar.

S: Fotosentez GOE'den önce ve sonra Dünya'yı nasıl etkiledi?

C: Fotosentez GOE'den önce de sonra da oksijen üretiyordu; ancak GOE'den önce tüm serbest oksijen organik madde veya çözünmüş demir tarafından yakalanırken, GOE'den sonra artık hepsini yakalamak için mevcut demir eksikliği nedeniyle atmosferimizde bir miktar serbest oksijen birikebilir.

S: Bu olay ne zaman gerçekleşti?

C: Büyük Oksijenlenme Olayı üç milyar yıl öncesinden yaklaşık bir milyar yıl öncesine kadar gerçekleşmiştir.