Vulkánok segítették a légköri oxigén dúsulását

Egy új modell szerint a kontinensek növekedése és a területükön kitörő egyre több vulkán segítette az ősi Földön a légköri oxigénszint növekedését.

Bolygónk fejlődésének elején a légkörben lévő szabad oxigén megjelenése és arányának növekedése mind az élővilág fejlődését, mind pedig a felszíni kémiai viszonyokat erősen befolyásolta. A hagyományos elképzelések szerint az oxigén megjelenését egyszerű fotoszintetizáló élőlények, elsősorban cianobaktériumok okozták, amelyek a gázt életfolyamataik során termelték.

Lee Krumo (Pen State University) és kollégái a jelenség merismerésére egy olyan új modellt állítottak fel, amelyben abiogén folyamatok is segítik az oxigénszint kezdeti növekedését. Véleményük szerint ebben a folyamatban fontos szerepet játszhattak a vulkánok, pontosabban közülük is a szárazföldi területeken kitörő tűzhányók.

Míg a víz alatti vulkánkitörésekből nagyon sok történhetett a Föld fejlődésének korai történetében, a legelső szárazföldi kitörések nyoma körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőttre tehető. A kontinentális kéreg anyaga lassan, fokozatosan halmozódott a globális lemeztektonikához, illetve a magmatizmushoz, vulkanizmushoz kapcsolódó folyamatok révén a Föld fejlődése során. A kontinentális kéreg nagyjából ekorra (tehát a 2 és 3 milliárd évvel ezelőtt közötti időszakra) vált elég kiterjedtté ahhoz, hogy a területén történt vulkánkitörésekből is maradjanak nyomok.

A kutatók modellje szerint a szárazföldi vulkánok magasabb oxigéntartalmú lávákat produkáltak a tenger alatti társaikhoz viszonyítva. Ennek oka, hogy magasabb hőmérsékleten törtek ki, emellett a vastag kontinentális kérgen áthaladva is változik összetételük, amely megnöveli a szilícium-oxid tartalmukat. Ezzel ellentétben a tengeralatti vulkánkitöréseknél a magmát még a kitörés előtt jobban lehűti a vulkánokba beszivárgó víz, és itt az emelkedő magmába is kevesebb oxidált anyag épül be, szakkifejezéssel bázisosabb az összetétele.

A tenger alatt kitörő vulkánok lávája oxigénben szegény, redukált jellegű volt, a vízzel érintkezve sok oxigént kötött meg, amelyet a vízben élő fotószintetizáló élőlények produkáltak. A szárazföldi vulkánok elterjedésével azonban változott a helyzet: csökkent a redukált lávák aránya és az általuk megkötött oxigén mennyisége is. Így a fotószintetizáló élővilág révén termelt oxigénnek egyre nagyobb része kerülhetett a légkörbe, és halmozódhatott fel.

Bár a modell tetszetős, mégsem szabad elfeledni, hogy sok egyéb folyamat befolyásolhatta még bolygónk légköri oxigénkoncentrációját.