पृथ्वी का ऑक्सीजन कहाँ से आया? एक नया अध्ययन एक अप्रत्याशित स्रोत पर संकेत देता है

ऑक्सीजन की मात्रा पृथ्वी का वातावरण इसे रहने योग्य ग्रह बनाता है।

वायुमंडल का इक्कीस प्रतिशत भाग इसी जीवनदायी तत्व से बना है। लेकिन गहरे अतीत में — जहां तक ​​आधुनिक युग की बात है, 2.8 से 2.5 अरब साल पहले — यह ऑक्सीजन लगभग नदारद थी.

तो पृथ्वी का वातावरण ऑक्सीजनयुक्त कैसे हो गया?

हमारा शोधमें प्रकाशित प्राकृतिक पृथ्वी विज्ञानएक नई सम्भावना को जोड़ता है: कि पृथ्वी की कम से कम कुछ प्रारंभिक ऑक्सीजन पृथ्वी की पपड़ी के संचलन और विनाश के माध्यम से एक विवर्तनिक स्रोत से आई थी।

आर्कियन भूमि

आर्कियन युग हमारे ग्रह के इतिहास के एक तिहाई का प्रतिनिधित्व करता है, 2.5 अरब साल पहले से लेकर पिछले चार अरब साल तक।

यह विचित्र भूमि एक आच्छादित जल जगत थी हरा महासागरमें लिपटा हुआ मीथेन धुंध, और बहुकोशिकीय जीवन में पूरी तरह से कमी। इस दुनिया का एक और अजीब पहलू इसकी विवर्तनिक गतिविधि की प्रकृति है।

आधुनिक पृथ्वी पर, प्रमुख टेक्टोनिक गतिविधि को प्लेट टेक्टोनिक्स कहा जाता है, जहां महासागरीय क्रस्ट-महासागरों के नीचे भूमि की सबसे बाहरी परत-सबडक्शन जोन नामक बैठक बिंदुओं पर पृथ्वी के मेंटल (पृथ्वी की क्रस्ट और कोर के बीच का क्षेत्र) में डूब जाती है। हालाँकि, इस बात पर काफी बहस हुई है कि क्या प्लेट टेक्टोनिक्स ने आर्कियन युग में वापसी की थी।

हालिया सबडक्शन जोन की एक विशेषता उनकी कनेक्टिविटी है ऑक्सीकृत मैग्मा. यह मैग्मा तब बनता है जब ऑक्सीकृत तलछट और नीचे का पानी – ठंडा, घना पानी – समुद्र तल के पास बनता है। पृथ्वी के मेंटल में डाला. यह उच्च ऑक्सीजन और पानी की मात्रा के साथ मैग्मा पैदा करता है।

हमारे शोध का उद्देश्य यह परीक्षण करना है कि क्या आर्कियन तल के पानी और तलछट में ऑक्सीडेंट की अनुपस्थिति ऑक्सीकृत मैग्मा के निर्माण को रोक सकती है। नई आग्नेय चट्टानों में ऐसे मैग्मा की पहचान इस बात का प्रमाण दे सकती है कि सबडक्शन और प्लेट टेक्टोनिक्स 2.7 अरब साल पहले हुए थे।

अनुभव

हमने ऊपरी प्रांत के एबेटेपे वावा उप-जिले से 2,750- से 2,670 मिलियन-वर्ष पुरानी ग्रेनाइट चट्टानों के नमूने एकत्र किए- विन्निपेग, मैनिटोबा से सुदूर पूर्वी क्यूबेक तक 2,000 किलोमीटर तक फैला सबसे बड़ा संरक्षित आर्कियन महाद्वीप। इसने हमें नए युग में उत्पन्न मैग्मा ऑक्सीकरण के स्तर की जांच करने की अनुमति दी।

इन आग्नेय चट्टानों की ऑक्सीकरण अवस्था को मापना – मैग्मा या लावा के ठंडा और क्रिस्टलीकरण के माध्यम से बनता है – चुनौतीपूर्ण है। क्रिस्टलीकरण के बाद की घटनाओं ने इन चट्टानों को विरूपण, दफन या बाद के ताप के माध्यम से संशोधित किया हो सकता है।

इसलिए, हमने देखने का फैसला किया खनिज एपेटाइटमें स्थित जिक्रोन क्रिस्टल इन चट्टानों में। जिरकोन क्रिस्टल क्रिस्टलीकरण के बाद की घटनाओं से अत्यधिक तापमान और तनाव का सामना कर सकते हैं। वे उन वातावरणों के बारे में सुराग रखते हैं जिनमें वे मूल रूप से बने थे और स्वयं चट्टानों के लिए सटीक आयु प्रदान करते हैं।

30 माइक्रोन से कम चौड़े एपेटाइट क्रिस्टल – मानव त्वचा कोशिका के आकार के – जिरकोन क्रिस्टल में फंस गए हैं। सल्फर युक्त। एपेटाइट में सल्फर की मात्रा को मापकर, हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि एपेटाइट ऑक्सीकृत मैग्मास से विकसित हुआ है या नहीं।

हम मापने में कामयाब रहे ऑक्सीजन पलायन मूल आर्कियन मैग्मा का – जो मूल रूप से कितना मुक्त ऑक्सीजन है – रिम संरचना के पास एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक एक विशेष तकनीक का उपयोग करके (एस-XANES) सिंक्रोट्रॉन के उन्नत फोटॉन स्रोत पर इलिनोइस में Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला.

पानी से ऑक्सीजन का उत्पादन?

हमने पाया कि मैग्मा की सल्फर सामग्री, जो शुरू में लगभग शून्य थी, लगभग 2,705 मिलियन वर्ष पहले बढ़कर 2,000 पीपीएम हो गई। यह इंगित करता है कि मैग्मा सल्फर में समृद्ध हो गया है। इसके साथ में एपेटाइट में S6+ – एक प्रकार का सल्फर आयन – की प्रबलता उन्होंने सुझाव दिया कि सल्फर एक समान ऑक्सीकृत स्रोत से था मेजबान जिक्रोन क्रिस्टल से डेटा।

इन नए निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि 2.7 अरब साल पहले आधुनिक युग में ऑक्सीकृत मैग्मा का गठन हुआ था। आंकड़े बताते हैं कि आर्कियन जलाशयों में घुलित ऑक्सीजन की कमी ने सबडक्शन क्षेत्रों में सल्फर युक्त, ऑक्सीकृत मैग्मा के गठन को नहीं रोका। इस मैग्मा में ऑक्सीजन किसी अन्य स्रोत से आया होगा और अंततः ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान वातावरण में छोड़ा गया था।

हमने पाया कि इन ऑक्सीकृत मैग्माओं की घटना ऊपरी प्रांत और यिल्गारन क्रेटन (पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया) में प्रमुख सोने के खनिजीकरण की घटनाओं से संबंधित है, जो इन ऑक्सीजन युक्त स्रोतों और वैश्विक अयस्क जमा के गठन के बीच एक कड़ी का प्रदर्शन करती है।

इस ऑक्सीकृत मैग्मा के निहितार्थ पृथ्वी के प्रारंभिक भूगतिकी को समझने से परे हैं। पहले, यह सोचा गया था कि जब यह होता है तो आर्कियन मैग्मा के ऑक्सीकरण की संभावना कम होती है समुद्र का पानी और यह समुद्र तल की चट्टानें या तलछट नहीं किया गया है।

जबकि सटीक तंत्र स्पष्ट नहीं है, इस मेग्मा की घटना इंगित करती है कि अवक्षेपण की प्रक्रिया, जिसमें समुद्र के पानी को सैकड़ों किलोमीटर हमारे ग्रह में ले जाया जाता है, मुक्त ऑक्सीजन उत्पन्न करता है। यह तब ऊपरी मेंटल को ऑक्सीकृत करता है।

हमारे अध्ययन से पता चलता है कि आर्कियन सबडक्शन जल्दी ही पृथ्वी के ऑक्सीकरण में एक अप्रत्याशित महत्वपूर्ण कारक हो सकता है ऑक्सीजन 2.7 अरब साल पहले फुसफुसाती है भी ग्रेट ऑक्सीडेशन इवेंट, जिसमें वायुमंडलीय ऑक्सीजन में 2.45 से 2.32 अरब साल पहले 2% की वृद्धि देखी गई.

जहाँ तक हम जानते हैं, पृथ्वी सौर मंडल में एकमात्र स्थान है – अतीत या वर्तमान – सक्रिय प्लेट टेक्टोनिक्स और सबडक्शन के साथ। इससे पता चलता है कि यह अध्ययन आंशिक रूप से ऑक्सीजन की कमी और अंततः भविष्य में अन्य चट्टानी ग्रहों पर जीवन की व्याख्या कर सकता है।

यह लेख मूल रूप से प्रकाशित हुआ था बातचीत डेविड मोल द्वारा लॉरेंटियन विश्वविद्यालय में, और एडम चार्ल्स साइमन, और मिशिगन विश्वविद्यालय में ज़ुयांग मेंग। को पढ़िए मूल लेख यहाँ है.