Yaklaşık 2,5 milyar yıl önce, O2 olarak da bilinen serbest oksijen, Dünya atmosferinde önemli miktarlarda birikmeye başladı. Bu, evrimleşen gezegenimizde daha karmaşık yaşam biçimlerinin gelişmesine zemin hazırlayan çok önemli bir olaydı. Bilim insanları bu olaya Büyük Oksidasyon ya da GOE (Büyük Oksidasyon Olayı) adını veriyor. Ancak Utah Üniversitesi'nden bir jeokimyacı tarafından yürütülen yeni bir araştırmaya göre, Dünya'da oksijen birikimi süreci göründüğü kadar basit değildi.
Bu Büyük Oksidasyon Olayı en az 200 milyon yıl sürmüştür. Jeoloji ve Jeofizik Bölümü'nde yardımcı doçent olan Chadlin Ostrander, oksijenin okyanuslarda nasıl biriktiğini izlemenin şimdiye kadar çok zor olduğunu açıklıyor. Ostrander'e göre son veriler, Dünya atmosferindeki oksijenin ilk yükselişinin dinamik olduğunu ve yaklaşık 2,2 milyar yıl öncesine kadar iniş çıkışlarla devam ettiğini gösteriyor. Ekibinin elde ettiği yeni veriler bu fikri destekliyor ve bu dalgalanmaların okyanuslara da yansıdığını gösteriyor.
Farklı ülkelerden uzmanların yer aldığı ve NASA'nın Exobiology programı tarafından desteklenen araştırma ekibi, Güney Afrika'daki antik deniz kayalarını incelemeye odaklandı. Bu kayaları analiz ederek, atmosferik oksijendeki değişikliklerle aynı zamana denk gelen deniz oksijen seviyelerindeki dalgalanmalara dair kanıtlar buldular. Bu bulgular, bugün bildiğimiz şekliyle yaşamın evrimi için kilit bir faktör olan Dünya'daki oksijen seviyelerini şekillendiren karmaşık süreçlerin anlaşılmasına yardımcı oluyor.
Ostrander, okyanuslardaki oksijen içeriğini bilmenin önemini vurguluyor; zira Dünya'daki ilk yaşam formlarının bu deniz ortamlarında ortaya çıkması ve evrimleşmesi muhtemeldir. Bu araştırma sayesinde, oksijenin küresel oksijenlenme süreci başladıktan yaklaşık 200 milyon yıl sonrasına kadar, yani daha önce düşünülenden çok daha sonra, atmosferin istikrarlı bir parçası haline gelmediği keşfedilmiştir.
Oksijensiz bir atmosferin kanıtı, GOE'den önceki tortu kayıtlarında nadir bulunan sülfür izotop imzalarının varlığına dayanmaktadır. Bu imzalar atmosferik oksijenin yokluğuna işaret etmektedir. Dünya'nın varlığının ilk yarısında, atmosferi ve okyanusları büyük ölçüde oksijenden yoksundu. Oksijen okyanuslarda siyanobakteriler tarafından üretilse de, mineraller ve volkanik gazlarla reaksiyona girerek hızla yok olmuştur.
Araştırmacılar, nadir kükürt izotop imzalarının kaybolduğunu ve yeniden ortaya çıktığını, bunun da GOE sırasında oksijen seviyelerinde çoklu artış ve azalmalara işaret ettiğini buldular. Bu da oksijen birikiminin tek bir olay değil, uzun ve karmaşık bir süreç olduğunu gösteriyor. Dünya'nın evrimleşmesi ve istikrarlı oksijen seviyelerini koruyabilmesi için zamana ihtiyacı vardı.
Günümüzde oksijen atmosferin %21'ini oluşturmaktadır ve azottan sonra en bol bulunan ikinci gazdır. Ancak GOE'den sonra oksijen yüz milyonlarca yıl boyunca atmosferin küçük bir bileşeni olarak kaldı. GOE sırasında okyanuslardaki oksijen varlığını izlemek için ekip, aynı elementin farklı sayıda nötron içeren atomları olan talyum izotoplarını kullandı.
Talyum izotoplarının oranları, deniz suyunda oksijen gerektiren bir süreç olan manganez oksidin deniz tabanına gömülmesine duyarlıdır. Deniz kayalarındaki bu izotopları inceleyerek, okyanusta oksijen birikimini gösteren modeller buldular. Bu bulgular, hem atmosferin hem de okyanusların birlikte oksijenlenip oksijensizleştiğini düşündüren nadir sülfür izotop imzalarının kaybolmasıyla aynı zamana denk geldi.
Sülfür izotopları atmosferin oksijenlendiğini söylediğinde, talyum izotopları okyanusların oksijenlendiğini söylüyor. Ostrander, sülfür izotopları atmosferin tekrar oksijensiz hale geldiğini söylediğinde, talyum izotoplarının da okyanus için aynı şeyi söylediğini belirtti. Yani atmosfer ve okyanus birlikte oksijenleniyor ve oksijensizleşiyordu. Bu, antik Dünya ile ilgilenenler için yeni ve güzel bir bilgi.