Nguồn gốc của oxy trên Trái Đất pdf

Nguồn gốc của oxy trên
Trái Đất
Nửa phần đầu của lịch sử Trái Đất hoàn toàn không có oxy, nhưng điều
đó không đồng nghĩa với việc không có sự sống. Hiện vẫn có rất nhiều tranh
cãi với những yếu tố sinh học chính trong thế giới “tiền oxy” và các nhà
nghiên cứu đang tìm kiếm đầu mối từ những lớp đá trầm tích lâu đời nhất
trên hành tinh của chúng ta.
Hầuhết cácnhà khoahọc tinrằnglượng oxy tồn tại trong khí quyển không
đáng kể cho đến 2,4 tỷ nămtrước, khi Sự kiện ôxy hóa vĩ đại (GOE)xảy ra.Sự nhảy
vọt về nồng độ oxy chủ yếu là do vikhuẩnxyano –loài vikhuẩnquang hợp thở ra
oxy. Khi nào và làmthế nào loài vi khuẩn thở ra oxynày xuất hiệnvẫn chưa được
biết rõ,do thựctế rằng sự kiện GOElà giao lộ của sự đóng băngtoàn cầu, sự biến
độngkhoáng vật và sự phát triển dồi dào của các loài mới.
biết nguyên nhân là gì và hậu quả là gì. Một số sự kiện xảy ra cùng một lúc, do đó
câu chuyện vẫn không rõ ràng”. Để giúp giải quyết câu hỏiđịa lý này, Papineau
đang nghiêncứu sự hình thành sắt tập hợp hayBIFs(bandedironformations), đá
trầmtích hình thành tại đáy các vùng biển cổ đại.
Nghiêncứu của Papineau,do Chươngtrình sinhvật học tiến hóacủa NASAtài trợ,
tập trungvào nhữngkhoáng chất nhất định bên trong BIFscó thể liên quanchặt
chẽ đến sự sống (và cái chết) của vi khuẩn cổ đại
Tìm hiểu BIFs
Khoángchấtsắt trong BIFslà nguồnquặng sắt lớnnhấttrên thế giới. Tuy
nhiên,loại đá này cógiá trị hơn nhiều ngoài việc chế tạothép. Các nhà địa lý học
khai thác chúng vì ghi chép lịch sử phong phú kéo dài từ 3,8 tỷ đến 0,8 tỷ
năm trước.
Tuy nhiên, nguồngốc của BIFlâuđời nhấtvẫn là một bí ẩn. Cácnhà khoahọccho
rằng chúng cầnđến sự hỗ trợ của sinh vật để có thể hình thành, nhưng sinhvật
nào? Những loài vậtbiển đơn bàokhôngđể lại xương hoặc vỏ để chúngta có thể
tìm hiểu, nhưngPapineau chorằngvẫn cóthể có khoáng chất hoặchóathạch địa
hóa trong BIFs.
Ông và các đồng nghiệp đã phát hiện vật liệu

cácbon trong BIFs liên quan đến apatit, một loại khoáng
chất photphat thường có liên hệ chặt chẽ với sinh
học. Điềunày có nghĩa rằng nhữnggì hình thànhnên BIFvẫn
nằmtrongchínhthànhphẩm của chúng.
Để kiểm chứng điều này, nhóm nghiên cứu của
Papineausẽ nghiên cứu cácbon trong BIF và so sánh nó với
các khoángchấtcácbon khác có nguồn gốc không sinhhọc,
baogồm khoáng chất được tìm thấy trong một thiênthạch
sao Hỏa.
Andreas Kapplerthuộc Đạihọc Tuebingen tại Đức,ngườikhông thamgia
vào nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu này có tiềm năng chứng minh rằng sinh khối
vi khuẩn được liên kết và lắng đọng cùng với khoáng chất sắt”.
Sự xuất hiện sớm của vi khuẩn thở ra oxy
Bandediron
formation
(BIF).(Ảnh: Paul
Hoffman, Đại học
Harvard)
Rất có thể những vi khuẩn hình thành nên BIF chính là vi khuẩn xyano,
vì oxy từ những vi khuẩn này khiến sắt bị oxy hóa trong các vùng biển trước
sự kiện GOE.
Nhưng nếu vi khuẩnxyano xuất hiện trướcGOE từ lâu, tại sao nó cần đến
hàng trăm triệu nămđể lượng oxy dochúngthở ra tích lại trongkhí quyển?
Papineauvà các đồngnghiệp có thể đã tìm ra mộtphần của câutrả lời trong
bối cảnhgiao thao phức tạp giữa sinhvật học và địalý học.
Oxytừ vi khuẩn xyanocó thể đã bị phá hủy dosự vượt trội của mêtan.Hai
loại khínày phản ứng với nhau để tạo ra cácbon đioxit vànước.
Papineaugiải thích:“Oxy không thể tích lũy trong môi trường giàu mêtan”.
Mêtan được cho là có nguồn gốc từ vi khuẩn gọi là methanogens, chúng
giải phóng mêtan sau khi tiêu thụ cácbon đioxit và hydro.

Trongtrường hợpnày, methanogen và vi khuẩnxyano chia sẻ vùngbiểncổ
đại, nhưng methanogenschiếmưu thế - sự giải phóngmêtancủa chúng kiềm chế
oxy, và làm ấmhànhtinh quatácđộng nhà kính.Tuy nhiên cho đến gần thời điểm
GOE, những sinhvậtnày bắtđầu mất dần,và oxytừ vi khuẩn xyanolấp đầy khí
quyển đã cạnkiệt mêtan.
Thiếu kền
Nối kết sự kiện GOE với sự giảm sútcủa methanogenđã từng đượcđề cập
đến trướcđây, nhưng có rất ítbằng chứng củng cố cho giả thuyết này.Tuy nhiên,
gần đây Papineauvà các đồngnghiệp đã báo cáo trên tạp chí Naturerằngnồng độ
kền trong BIFs giảm đáng kể khoảng 2,7 tỷ năm trước.
Nồng độ kền trongbiển giảm 50% ngaytrước khi GOExảyra. Điều nàycó ý
nghĩa quan trọng vì methanogens phụ thuộc vào kền:đó là nguyên liệu trung tâm
cho các enzim trao đổi chất thamgia vào quá trìnhhìnhthànhmêtan.Khi nồng độ
kền giảm, methanogens bị “đói”.
Tình huống khanhiếm kền khiến sự phát triển tiềnGOE của vi khuẩn xyano
trở nên hợplý hơn, nhưng vẫn cần nhiều bằng chứng hơn nữađể khẳng định điều
này.
Kappler tin rằng nghiên cứu nguồn gốc của BIFslâu đời nhấtcóthể cho
chúng ta biết khi nào sự sống bắt đầu phát triển khả năngthở ra oxy và do đó thay
đổi thế giới mãi mãi.
Hiện tượng "Vòi Rồng"
Vòi rồng là hiện tượng gió xoáy rất mạnh, phạm vi đường kính rất nhỏ,
hút từ bề mặt đất lên đám mây vũ tích, tạo thành hình như cái phễu di động,
trông giống như cái vòi, nhưng từ trên bầu trời thò xuống nên dân ta "tôn
kính" gọi là "vòi rồng" (mà không gọi là vòi voi chẳng hạn), chứ thực tế
không có con rồng nào cả.
Trênđườngdi chuyển nó có thể cuốn theo (rồi némxuống ở một khoảng
cách sauđó) hoặc phá huỷ mọi thứ mà nócó thể, kể cả nhữngnhàgạchxây không
kiêncố, nênnó cũng là hiệntượngkhí tượng đặc biệt nguyhiểm. Nhìn từ xa vòi
rồng cóthể có màuđen hoặc trắng,tuỳ thuộc những thứ mà nó cuốn theo. Vòi rồng

xuấthiện ở trên đại dương thường hút nướcbiển lên caotạo thành các cây nước
(waterspouts).Rất thúvị là khôngphải chỉ có dânta "tônkính" gọi nó là vòi rồng
mà cả ở Trung quốc người ta cũng gọilà vòi rồng (âm Hán-Việt là "lục long
quyển"). Còntiếng Anh thuậtngữ đó là "Tornado"có nguồngốc từ tiếng Tây Ban
Nha hayBồ Đào Nha,đều có nghĩa là"quay" hay"xoáy" (gió xoáy).
Vòi rồng phát triển từ một cơn dông,thườngtừ ổ dông rất mạnh haysiêu
mạnh,nên ở đâu có dông dữ dội là ở đó có thể có vòi rồng,song cũng may là nó rất
hiếm. Cũngcókhi nó sinhratừ một dải gió giật mạnh(được gọi nhữngđường tố)
hay từ một cơn bão. Người ta cho rằng khikhông khíở lớp bên trên lạnhđè lên lớp
khôngkhí nóngở phía dưới, không khí nóng sẽ bị cưỡng bức chuyển độnglên rất
mạnh,thế nhưng khívòi rồngxảy ratrên mặt nướcthì thường lại không thấy đối
lưu và cũng không thấysự khác biệtnhiệt độ giữacác lớp.Vì vậy nguyên nhânvòi
rồng con ngườivẫn chưa hoàn toànhiểuđược hết.
Ngày 8/3 vừa qua, nhiều người trên đảo An Sơn và Hòn Tre đã được
chứng kiến hiện tượng “vòi rồng” trên biển Kiên Giang.