Sasia e oksigjenit të pranishëm në atmosferën e Tokës e bën atë një planet të banueshëm. 21 për qind e atmosferës përbëhet pikërisht nga ky element jetik. Por dikur, që në epokën Neoarkeane 2.8 deri në 2.5 miliardë vjet më parë, ky oksigjen thuajse mungonte.
Po si u oksigjenua atmosfera e Tokës? Një studim i botuar në “Nature Geoscience”, shton një mundësi të re joshëse: që të paktën një pjesë e oksigjenit të hershëm të Tokës të ketë ardhur nga një burim tektonik nëpërmjet lëvizjes dhe shkatërrimit të kores së Tokës.
Epoka e Eoni Arkean përfaqëson 1/3 e historisë së planetit tonë, 2.5 miliardë vjet më parë.
Në atë kohë planeti ynë ishte një botë ujore, me oqeane me ngjyrë të gjelbër, mbuluar nga një mjegull metani dhe të cilit i mungonte plotësisht jeta shumëqelizore. Një aspekt tjetër i huaj i asaj bote ishte natyra e aktivitetit të saj tektonik.
Sot aktiviteti tektonik mbizotërues quhet tektonika e pllakave, ku korja oqeanike – shtresa më e jashtme e Tokës nën oqeane – zhytet në mantelin e Tokës (zona midis kores së Tokës dhe bërthamës së saj) në pikat e konvergjencës të quajtura zona subduksioni.
Por ekziston një debat i madh nëse tektonika e pllakave funksiononte në epokën Arkeane. Një tipar i zonave të sotme të subduksionit është lidhja e tyre me magmat e oksiduara. Këto magma formohen kur sedimentet e oksiduara dhe ujërat e nivele të poshtme – ujë i ftohtë dhe i dendur pranë dyshemesë së oqeanit – futen në mantelin e Tokës.
Kjo prodhon një magma me përmbajtje të lartë oksigjeni dhe uji. Studimi ynë synonte të testonte nëse mungesa e materialeve të oksiduara në ujërat dhe sedimentet e fund Arkeanit, mund të parandalonte formimin e magmave të oksiduara.
Identifikimi i magmave të tilla në shkëmbinjtë magmatikë Neoarkeanë mund të ofrojë dëshmi se tektonika e zhytjes dhe pllakave ndodhi 2.7 miliardë vjet më parë. Ne mblodhëm mostra të shkëmbinjve granitoidë 2.75 deri në 2.67 miliardë vjet më parë nga e gjithë nën/provinca Abitibi–Vava e Provincës Superiore – kontinenti më i madh arkean i ruajtur që shtrihet mbi 2000 km nga Uinipeg, Manitoba deri në Kebekun e largët.
Kjo na lejoi të shqyrtojmë nivelin e oksidimit të magmave të krijuara gjatë epokës Neoarkeane. Matja e gjendjes së oksidimit të këtyre shkëmbinjve magmatikë – të formuar përmes ftohjes dhe kristalizimit të magmës ose llavës – është një punë shumë sfiduese. Pasi ngjarjet pas kristalizimit mund t’i kenë modifikuar këta shkëmbinj përmes deformimit, dekompozimit ose ngrohjes së mëvonshme.
Prandaj ne vendosëm të analizojmë apatitet e mineraleve të pranishmet në kristalet e zirkonit tek këta shkëmbinj. Kristalet e zirkonit mund të përballojnë temperaturat dhe presionet e mëdha që burojnë nga ngjarjet pas kristalizimit. Ato ruajnë të dhëna për mjediset në të cilat u formuan fillimisht dhe sigurojnë mosha të sakta për vetë shkëmbinjtë.
Kristalet e vogla të apatitit që janë më pak se 30 mikron të gjerë – sa madhësia e një qelize të lëkurës njerëzore – janë bllokuar në kristalet e zirkonit. Ato përmbajnë squfur. Duke matur sasinë e squfurit në apatit, mund të përcaktojmë nëse apatiti u rrit nga një magmë e oksiduar.
Ne ishim në gjendje të masim me sukses fugacitetin e oksigjenit të magmës origjinale arkeane – e cila është në thelb sasia e oksigjenit të lirë në të – duke përdorur një teknikë të specializuar të quajtur Spektroskopia e Strukturës së Përthithjes së rrezeve X Pranë Skajit ( S-XANES ) në Laboratorin Kombëtar Argon në Ilinois.
Dhe zbuluam se përmbajtja e squfurit të magmës, e cila fillimisht ishte rreth zero, u rrit në 2000 pjesë për 1 milionë rreth 2.705 miliardë vjet më parë. Kjo tregoi se magmat ishin bërë më të pasura me squfur. Për më tepër, mbizotërimi i S6+ – një lloj joni i squfuri – tregoi se squfuri ishte nga një burim i oksiduar, që përputhet me të dhënat nga kristalet e zirkonit pritës.
Oksigjeni në këto magma duhet të ketë ardhur nga një burim tjetër, dhe përfundimisht u çlirua në atmosferë gjatë shpërthimeve vullkanike. Ne zbuluam edhe se shfaqja e këtyre magmave të oksiduara lidhet me ngjarjet kryesore të mineralizimit të arit në Provincën Superiore dhe Yilgarn Craton (Australinë Perëndimore), duke treguar një lidhje midis këtyre burimeve të pasura me oksigjen dhe formimit global të depozitave xeherore të klasit botëror.
Implikimet e këtyre magmave të oksiduara shkojnë përtej kuptimit të gjeodinamikës së hershme të Tokës. Më herët mendohej si diçka e pamundur që magmat arkeane të mund të oksidoheshin, kur uji i oqeanit dhe shkëmbinjtë ose sedimentet e dyshemesë së oqeanit nuk ishin të oksiduara.
Ndërsa mekanizmi i saktë mbetet ende i paqartë, shfaqja e këtyre magmave sugjeron që procesi i subduksionit, ku uji i oqeanit merret qindra kilometra në planetin tonë, gjeneron oksigjen të lirë. Kjo më pas oksidon mantelin e sipërm. Studimi ynë tregon se subduksioniarkean mund të ketë qenë një faktor jetik dhe i paparashikuar në oksigjenimin e Tokës.
Ky studim mund të shpjegojë pjesërisht mungesën e oksigjenit dhe në fund të fundit edhe të jetës në planetët e tjerë shkëmborë edhe në të ardhmen.
