کاهش سرعت چرخش زمین احتمالا عامل افزایش اکسیژن اتمسفر بوده است

از زمان به وجود آمدن زمین در حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، سرعت چرخش سیاره ما رفته‌رفته کمتر شده و این مسئله به افزایش طول روز کمک کرده است. در نتیجه، برخی باکتری‌ها از حدود ۲ میلیارد سال پیش فرصت بیشتری برای فوتوسنتز داشته‌اند و اکسیژن مورد نیاز برای حیات کنونی را تولید کرده‌اند.

کاهش سرعت چرخش زمین برای انسان‌ها قابل تشخیص نیست، اما این افت سرعت در طول میلیون‌ها سال آن‌قدر زیاد بوده که بر اساس تحقیق جدید منتشر شده در مجله Nature، اکسیژن موجود در اتمسفر زمین را به وجود آورده است. «گرگوری دیک»، میکروبیولوژیست دانشگاه میشیگان می‌گوید:

«یکی از پرسش‌های قدیمی در حوزه علوم زمین‌شناسی همواره این بوده که اتمسفر زمین اکسیژن خود را از کجا آورده و چه عواملی رخ دادن فرآیند تولید اکسیژن را کنترل کرده است. تحقیقات ما نشان می‌دهد که سرعت چرخش زمین – یا به عبارت دیگر، طول روز – احتمالا اثر مهمی بر الگو و زمان‌بندی تولید اکسیژن در زمین داشته است.»

عوامل موثر در این اتفاق دو موردند که ارتباط زیادی با یکدیگر ندارند. عامل اول کاهش سرعت چرخش زمین است که تحت تاثیر نیروی گرانش ماه بر زمین اتفاق می‌افتد. طبق تاریخچه فسیل‌ها، می‌دانیم که طول روز در حدود ۱.۴ میلیارد سال پیش فقط ۱۸ ساعت بوده است. حتی ۷۰ میلیون سال پیش هم روزها نیم ساعت کوتاه‌تر بودند. شواهد نشان می‌دهد که در هر قرن ۱.۸ ثانیه به طول روز افزوده می‌شود.

عامل دوم پدیده‌ای به نام «رویداد بزرگ اکسیژنی» است که در آن سیانوباکتری‌ها در چنان حجم بالایی پدید آمده‌اند که سطح اکسیژن به شکل قابل توجهی در اتمسفر افزایش یافته است. ولی سوال این بود که چرا این باکتری‌ها در آن برهه زمانی و نه قبل‌تر شروع به فعالیت کردند.

پژوهشگران می‌گویند سیانوباکتری بنفش که از طریق فوتوسنتز اکسیژن تولید می‌کند و میکروب‌های سفید که با سولفور سوخت و ساز انجام می‌دهند، روی یک سطح میکروبی در کف دریا با یکدیگر رقابت می‌کنند. میکروب‌های سفید در ساعات شب به بالای سطح میکروبی می‌آیند و سوخت و ساز سولفوری خود را انجام می‌دهند.

در ساعات روز، زمانی که خورشید به حد کافی بالا می‌آید، میکروب‌های سفید پایین رفته و سیانوباکتری‌های بنفش بالا می‌آیند تا فوتوسنتز و تولید اکسیژن داشته باشند. با این حال، سیانوباکتری‌ها فعالیت خود را دیر آغاز می‌کنند و کارشان کمی طول می‌کشد. در نتیجه، پنجره زمانی برای انجام پروسه تولید اکسیژن بسیار محدود می‌شود.

نتایج یافته‌های محققان در مقایسه با مدل‌های جهانی سطوح اکسیژن نشان می‌دهند که افزایش طول روز با افزایش سطح اکسیژن زمین مرتبط بوده و حتی باعث به وجود آمدن پدیده دیگری به نام «رویداد پیشین‌زیستی نو اکسیژنی» در ۵۵۰ تا ۸۰۰ میلیون سال قبل شده است.