पृथ्वी की ऑक्सीजन कहाँ से आई? वैज्ञानिक एक अप्रत्याशित स्रोत पर संकेत देते हैं

मिशिगन:

पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन की मात्रा इसे रहने योग्य ग्रह बनाती है।

वायुमंडल का इक्कीस प्रतिशत भाग इसी जीवनदायी तत्व से बना है। लेकिन गहरे अतीत में — जहाँ तक 2.8 से 2.5 अरब साल पहले का नियोआर्कियन युग था — यह ऑक्सीजन लगभग अनुपस्थित थी.

तो, पृथ्वी का वातावरण ऑक्सीजनयुक्त कैसे हो गया?

हमारा शोधमें प्रकाशित प्रकृति भूविज्ञानएक आकर्षक नई संभावना 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।

द आर्कियन अर्थ

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

यह विदेशी पृथ्वी एक जल-संसार थी, जिसमें आच्छादित था हरा महासागरएक में डूबा हुआ मीथेन धुंध और पूरी तरह से बहुकोशिकीय जीवन का अभाव है। इस दुनिया का एक अन्य विदेशी पहलू इसकी विवर्तनिक गतिविधि की प्रकृति थी।

आधुनिक पृथ्वी पर, प्रमुख टेक्टोनिक गतिविधि को प्लेट टेक्टोनिक्स कहा जाता है, जहां महासागरीय क्रस्ट – महासागरों के नीचे पृथ्वी की सबसे बाहरी परत – अभिसरण के बिंदु पर पृथ्वी के मेंटल (पृथ्वी की क्रस्ट और इसके कोर के बीच का क्षेत्र) में डूब जाती है जिसे सबडक्शन जोन कहा जाता है। . हालाँकि, इस बात पर काफी बहस है कि क्या प्लेट टेक्टोनिक्स आर्कियन युग में वापस संचालित हुई थी।

आधुनिक सबडक्शन क्षेत्रों की एक विशेषता उनका जुड़ाव है ऑक्सीकृत मैग्मास. ये मैग्मा तब बनते हैं जब ऑक्सीकृत तलछट और नीचे का पानी – समुद्र तल के पास ठंडा, घना पानी – होता है पृथ्वी के मेंटल में पेश किया. यह उच्च ऑक्सीजन और पानी की मात्रा वाले मैग्मा का उत्पादन करता है।

हमारे शोध का उद्देश्य यह परीक्षण करना है कि क्या आर्कियन तल के पानी और तलछट में ऑक्सीकृत सामग्री की अनुपस्थिति ऑक्सीकृत मैग्मा के निर्माण को रोक सकती है। नियोआर्कियन मैग्मैटिक 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।

प्रयोग

हमने सुपीरियर प्रांत के एबिटिबी-वावा उप-प्रांत से 2750- से 2670 मिलियन-वर्ष पुरानी ग्रेनाइट चट्टानों के नमूने एकत्र किए – विन्निपेग, मैनिटोबा से सुदूर-पूर्वी क्यूबेक तक 2000 किमी तक फैला सबसे बड़ा संरक्षित आर्कियन महाद्वीप। इसने हमें नियोआर्कियन युग में उत्पन्न मैग्मा के ऑक्सीकरण के स्तर की जांच करने की अनुमति दी।

मैग्मा या लावा के ठंडा होने और क्रिस्टलीकरण के माध्यम से बनने वाली इन मैग्मैटिक चट्टानों की ऑक्सीकरण-अवस्था को मापना चुनौतीपूर्ण है। क्रिस्टलीकरण के बाद की घटनाओं ने बाद में विरूपण, दफन या हीटिंग के माध्यम से इन चट्टानों को संशोधित किया हो सकता है।

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

छोटे एपेटाइट क्रिस्टल जो 30 माइक्रोन से कम चौड़े होते हैं – एक मानव त्वचा कोशिका का आकार – जिरकोन क्रिस्टल में फंस जाते हैं। इनमें सल्फर होता है। एपेटाइट में सल्फर की मात्रा को मापकर, हम यह स्थापित कर सकते हैं कि क्या एपेटाइट ऑक्सीकृत मैग्मा से विकसित हुआ है।

हम सफलतापूर्वक मापने में सक्षम थे ऑक्सीजन उग्रता मूल आर्कियन मैग्मा का – जो अनिवार्य रूप से इसमें मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा है – एक विशेष तकनीक का उपयोग करके एक्स-रे अवशोषण नियर एज स्ट्रक्चर स्पेक्ट्रोस्कोपी (एस-XANES) उन्नत फोटॉन स्रोत सिंक्रोट्रॉन में इलिनोइस में Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला.

पानी से ऑक्सीजन बनाना?

हमने पाया कि मैग्मा सल्फर सामग्री, जो शुरू में शून्य के आसपास थी, लगभग 2705 मिलियन वर्षों में 2000 भागों प्रति मिलियन तक बढ़ गई। इससे संकेत मिलता है कि मैग्मा अधिक सल्फर युक्त हो गया था। इसके अतिरिक्त, एपेटाइट में S6+ की प्रबलता – एक प्रकार का सल्फर आयन ने सुझाव दिया कि सल्फर एक ऑक्सीकृत स्रोत से मेल खाता है मेजबान जिक्रोन क्रिस्टल से डेटा।

इन नए निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि 2.7 अरब साल पहले ऑक्सीडाइज्ड मैग्मास नियोआर्कियन युग में बना था। आंकड़े बताते हैं कि आर्कियन महासागर के जलाशयों में घुलित ऑक्सीजन की कमी ने सबडक्शन क्षेत्रों में सल्फर युक्त, ऑक्सीकृत मैग्मा के गठन को नहीं रोका। इन 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 मैग्मास की घटना सुपीरियर प्रांत और यिलगारन क्रेटन (पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया) में प्रमुख सोने के खनिजकरण की घटनाओं से संबंधित है, जो इन ऑक्सीजन युक्त स्रोतों और वैश्विक विश्व स्तरीय अयस्क जमा गठन के बीच संबंध प्रदर्शित करता है।

इन ऑक्सीकृत मैग्माओं के निहितार्थ प्रारंभिक पृथ्वी भूगतिकी की समझ से परे हैं। पहले, यह सोचा जाता था कि आर्कियन मैग्मा का ऑक्सीकरण नहीं किया जा सकता है, जब समुद्र का पानी तथा समुद्र तल की चट्टानें या तलछट नहीं थे।

जबकि सटीक तंत्र स्पष्ट नहीं है, इन मैग्माओं की घटना से पता चलता है कि सबडक्शन की प्रक्रिया, जहां समुद्र के पानी को हमारे ग्रह में सैकड़ों किलोमीटर ले जाया जाता है, मुक्त ऑक्सीजन उत्पन्न करता है। इसके बाद यह ऊपरी मेंटल को ऑक्सीडाइज़ करता है।

हमारे अध्ययन से पता चलता है कि आर्कियन सबडक्शन पृथ्वी के ऑक्सीकरण में एक महत्वपूर्ण, अप्रत्याशित कारक हो सकता है, प्रारंभिक 2.7 अरब साल पहले ऑक्सीजन की सांस और भी महान ऑक्सीकरण घटना, जिसने 2.45 से 2.32 अरब साल पहले वायुमंडलीय ऑक्सीजन में दो प्रतिशत की वृद्धि को चिह्नित किया.

जहाँ तक हम जानते हैं, पृथ्वी सौर मंडल में एकमात्र स्थान है – अतीत या वर्तमान – प्लेट टेक्टोनिक्स और सक्रिय 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।

(लेखक:डेविड मोलपोस्टडॉक्टोरल साथी, पृथ्वी विज्ञान, लॉरेंटियन विश्वविद्यालय; एडम चार्ल्स साइमनआर्थर एफ थर्नौ प्रोफेसर, पृथ्वी और पर्यावरण विज्ञान, मिशिगन यूनिवर्सिटीतथा ज़ुयांग मेंगपोस्टडॉक्टोरल फेलो, पृथ्वी और पर्यावरण विज्ञान, मिशिगन यूनिवर्सिटी)

यह लेख से पुनर्प्रकाशित है बातचीत क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

(प्रकटीकरण निवेदन: डेविड मोल ने मेटल अर्थ प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में कनाडा फर्स्ट रिसर्च एक्सीलेंस फंड (सीएफआरईएफ) और अतिरिक्त संघीय, प्रांतीय और उद्योग भागीदारों से धन प्राप्त किया; लॉरेंटियन यूनिवर्सिटी के नेतृत्व में एक कनाडाई भूविज्ञान अनुसंधान कार्यक्रम। $104 मिलियन डॉलर की परियोजना 2016 में शुरू हुई, और पृथ्वी के विकास के दौरान आधार और कीमती धातु जमा की उत्पत्ति की हमारी समझ को बदल रही है। इस पहल ने संबद्ध कनाडाई और अंतर्राष्ट्रीय शोधकर्ताओं, सरकार और उद्योग का एक रणनीतिक संघ बनाया है। मेटल अर्थ अनुदान परियोजना # CFREF-2015-00005 है। डेविड वर्तमान में जियोसाइंस ऑस्ट्रेलिया के लिए काम करते हैं, जो इस काम में शामिल नहीं थे।

एडम सी. साइमन ने यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन EAR अनुदान #2214119 और 1924142 से धन प्राप्त किया।

जुयांग मेंग को कनाडा फर्स्ट रिसर्च एक्सीलेंस फंड (CFREF-2015-00005), नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना, यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन EAR, और चाइना स्कॉलरशिप काउंसिल से डॉक्टरेट स्कॉलरशिप से फंडिंग मिलती है।

(यह कहानी NDTV के कर्मचारियों द्वारा संपादित नहीं की गई है और एक सिंडिकेट फीड से स्वतः उत्पन्न हुई है।)