Vědci zkoumají tajemství vzduchu z krystalů starých více než miliardu let
Krystaly kamenné soli ze severního Ontaria uchovaly 1,4 miliardy let vzorky prastarého vzduchu. Vědcům umožňují nahlédnout do atmosféry Země v době, kdy se teprve rodily základy složitějšího života.
Před více než miliardou let se na území dnešního severního Ontaria rozkládala mělká subtropická pánev, podobná současnému kalifornskému Údolí smrti. Voda se zde postupně odpařovala a zanechávala po sobě krystaly halitu – kamenné soli. V jejich struktuře se uzavřely drobné kapsy slané vody a vzduchové bubliny, které fungovaly jako dokonale utěsněné časové schránky. Po pohřbení v sedimentech zůstaly tyto krystaly izolované od okolního světa po neuvěřitelných 1,4 miliardy let.
Vzduch starší než dinosauři
Vědci už dlouho tušili, že takové inkluze v solných krystalech obsahují autentické vzorky dávné atmosféry. Problémem však bylo jejich přesné čtení. Plyny jako kyslík a oxid uhličitý se totiž chovají jinak rozpuštěné ve vodě než ve vzduchu, což výrazně komplikovalo interpretaci měření.
Právě tuto metodickou překážku se podařilo překonat doktorandovi Justinu Parkovi pod vedením profesora Morgana Schallera. Pomohla jim speciální aparatura vyvinutá přímo v laboratoři RPI, která umožnila oddělit a přesně analyzovat plyny uvězněné v krystalech. Výsledky publikované v prestižním časopise PNAS představují vůbec první přímá a spolehlivá měření složení atmosféry z období mezoproterozoika.
Překvapivě dýchatelná atmosféra
Naměřené hodnoty vědce zaskočily. Atmosféra tehdejší Země obsahovala zhruba 3,7 % dnešního množství kyslíku. To je výrazně více, než se dosud předpokládalo, a dokonce dost k podpoře složitého mnohobuněčného života, který se ale objevil až o stovky milionů let později.
Oxidu uhličitého bylo naopak přibližně desetkrát více než dnes. Takové množství pomáhalo vyrovnávat slabší záření mladého Slunce a udržovalo klima překvapivě mírné, srovnatelné s dnešním. To zároveň vysvětluje, proč v tomto období neexistují důkazy o rozsáhlém zalednění, se kterým si dřívější odhady nízkého CO₂ neuměly poradit.
Období mezi 1,8 a 0,8 miliardy let se mezi geology s nadsázkou označuje jako „nudná miliarda“ – éra relativní klimatické i biologické stability a nízkého obsahu kyslíku. Podle Justina Parka ale analyzovaný vzorek představuje pouze krátký okamžik v dlouhém geologickém příběhu. Je možné, že zachycuje přechodnou epizodu zvýšeného okysličení, která se v jinak stabilní epoše objevila jen dočasně.
Právě v této době se navíc objevily červené řasy – první složitější fotosyntetické organismy, které i dnes významně přispívají k produkci kyslíku. Jejich rozmach mohl být klíčem k nečekaně vysokým hladinám kyslíku, jež vědci v solných krystalech naměřili.
Pohled do hluboké minulosti
Odpověď na otázku, proč se živočichové přes příhodné podmínky neobjevili dříve, vědci zatím neznají. Výzkum ale ukazuje, že vývoj života nebyl omezen jen nedostatkem kyslíku, ale pravděpodobně souhrou více faktorů – od chemie oceánů po evoluční inovace.
Přímý vzorek prastarého vzduchu představuje jedinečný vhled do doby, z níž jsme dosud měli jen nepřímé indicie. Jak zdůrazňuje Justin Park, podobná data jsou klíčová pro pochopení toho, jak se z mladé planety s jednoduchým životem stala Země plná komplexních organismů. A možná také ukazují, že i „nudná“ období dějin naší planety mohou skrývat překvapivě dramatické momenty.
