Mở trình đơn chính
Lượng O2 trong khí quyển. Đường đỏ và lục biểu thị dải ước lượng. Thời gian tính ra Ga.
Kỳ 1 (3.85–2.45 Ga): Không có O2 trong bầu khí quyển
Kỳ 2 (2.45–1.85 Ga): O2 được tạo ra nhưng bị hấp thụ ở đại dương và đất đá đáy biển
Kỳ 3 (1.85–0.85 Ga): O2 bắt đầu tích lũy ở đại dương, nhưng bị hấp thụ ở mặt đất
Kỳ 4 & 5 (0.85–ngày nay): O2 tích lũy trong khí quyển[1]

Trong thành phần Trái đất lượng oxy chiếm 30,1% không đủ để oxy hóa các chất khác nên từ khi hình thành lớp vỏ rắn và khí quyển, thì bầu khí quyển của Trái đất không có oxy tự do (O2). Đây là điều kiện tối quan trọng để sự sống ra đời, các phân tử hữu cơ sơ khai không bị oxy hóa mất [2].

Sự có mặt của oxy trong khí quyển như hiện nay, là quá trình dài trong lịch sử Trái Đất từ cỡ 3,5 Ga BP (tỷ năm trước) đến nay, tích lũy oxy thải ra từ quang hợp của các sinh vật có khả năng này, mà ngày nay là thảm thực vật chiếm phần chính.

Lịch sử oxySửa đổi

Khi quang hợp xuất hiện và phát triển, sinh vật prokaryote, trong đó vi khuẩn lam (Cyanobacteria) được coi là chủ đạo, thực hiện quang hợp đã cho ra O2 như một sản phẩm thải. Quá trình này đã diễn ra rất lâu trước khi oxy có thể tồn tại tự do trong khí quyển, có lẽ sớm nhất là 3,5 Ga trước đây [3]. Ban đầu oxy sản xuất ra tan trong nước biển và bị loại bỏ nhanh chóng bởi các khoáng chất khử oxy, đặc biệt là sắt. Nó dẫn đến "rỉ sắt hàng loạt", lắng đọng dưới đáy đại dương, hình thành các thành hệ chứa khoáng vật sắt dạng dải.

Quá trình như vậy diễn ra trong quãng thời gian dài cỡ 0,6 đến 1 Ga, đến khi chất khử oxy hết thì oxy tự do bắt đầu tồn tại trong môi trường. Oxy hóa khí quyển diễn ra, như đốt carbua hydro dạng khí, sau đó là sự tích tụ oxy tự do trong khí quyển. Ban đầu oxy có trong bầu không khí với số lượng nhỏ khoảng 50 triệu năm trước khi bắt đầu sự kiện Thảm họa oxy hay "sự kiện oxy hóa lớn" (GOE, Great Oxygenation Event), sự kiện đã tiêu diệt các sinh vật yếm khí [4].

Với bối cảnh mức độ các sinh vật quang hợp sản sinh oxy chính hiện tại, lượng oxy hiện nay có thể được sản xuất trong vòng 2.000 năm [5]. Khi chưa có thực vật, thì tốc độ sản sinh oxy bằng quang hợp diễn ra chậm hơn nhiều, trong thời kỳ tiền Cambri, và nồng độ của O2 đạt được ít hơn 10% của ngày nay. ồng độ và có thể thay đổi nhanh chóng. Oxy thậm chí có thể đã biến mất khỏi bầu không khí một lần nữa vào khoảng 1,9 Ga trước đây [6]. Ban đầu dường như những biến động về nồng độ oxy ít ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống, nên không quan sát thấy tuyệt chủng hàng loạt, cho đến khi sự sống phức tạp xuất hiện vào thời kỳ đầu của kỷ Cambri, 541 Ma trước đây [7].

Sự hiện diện của O2 cung cấp cho sự sống những cơ hội mới. Chuyển hóa hiếu khí là hiệu quả hơn so với chuyển hóa yếm khí, và sự hiện diện của oxy chắc chắn tạo ra khả năng mới cho cuộc sống để tiến hóa. Kể từ khi bắt đầu kỷ Cambri, nồng độ ôxy trong khí quyển đã dao động giữa 15% và 35% khí quyển [8]. Mức tối đa 35% đã đạt được vào cuối kỷ Carbon (khoảng 300 Ma BP), một đỉnh cao mà nó có thể đã góp phần vào tiến hóa đến kích thước lớn của côn trùngđộng vật lưỡng cư thời đó.

Ngày nay các hoạt động của con người trong việc đốt các nhiên liệu hóa thạch hay thực vật, làm tăng nồng độ tương đối của CO2 trong khí quyển và tạo ra hiệu ứng nhà kính, nhưng ảnh hưởng tới nồng độ oxy là ít có ý nghĩa vì nồng độ này lớn [9].

Tác động đến sự sốngSửa đổi

Chỉ dẫnSửa đổi

Tham khảoSửa đổi

  1. ^ Holland, Heinrich D. "The oxygenation of the atmosphere and oceans". Philosophical Transactions of the Royal Society: Biological Sciences. Vol. 361. 2006. pp. 903–915.
  2. ^ Zimmer, Carl (ngày 3 tháng 10 năm 2013). “Earth’s Oxygen: A Mystery Easy to Take for Granted”. New York Times. Truy cập ngày 3 tháng 10 năm 2013. 
  3. ^ Dutkiewicz, A.; Volk, H.; George, S. C.; Ridley, J.; Buick, R. (2006). “Biomarkers from Huronian oil-bearing fluid inclusions: an uncontaminated record of life before the Great Oxidation Event”. Geology 34 (6): 437. Bibcode:2006Geo....34..437D. doi:10.1130/G22360.1. 
  4. ^ Anbar, A.; Duan, Y.; Lyons, T.; Arnold, G.; Kendall, B.; Creaser, R.; Kaufman, A.; Gordon, G.; Scott, C.; Garvin, J.; Buick, R. (2007). “A whiff of oxygen before the great oxidation event?”. Science 317 (5846): 1903–1906. Bibcode:2007Sci...317.1903A. PMID 17901330. doi:10.1126/science.1140325. 
  5. ^ Dole, M. (1965). “The Natural History of Oxygen”. The Journal of General Physiology 49 (1): Suppl:Supp5–27. PMC 2195461. PMID 5859927. doi:10.1085/jgp.49.1.5. 
  6. ^ Frei, R.; Gaucher, C.; Poulton, S. W.; Canfield, D. E. (2009). “Fluctuations in Precambrian atmospheric oxygenation recorded by chromium isotopes”. Nature 461 (7261): 250–253. Bibcode:2009Natur.461..250F. PMID 19741707. doi:10.1038/nature08266. Tóm lược dễ hiểu. 
  7. ^ Butterfield, N. J. (2007). “Macroevolution and macroecology through deep time”. Palaeontology 50 (1): 41–55. doi:10.1111/j.1475-4983.2006.00613.x. 
  8. ^ Berner, R. A. (tháng 9 năm 1999). “Atmospheric oxygen over Phanerozoic time” (Free full text). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96 (20): 10955–10957. Bibcode:1999PNAS...9610955B. ISSN 0027-8424. PMC 34224. PMID 10500106. doi:10.1073/pnas.96.20.10955. 
  9. ^ Emsley, John (2001). “Oxygen”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. tr. 297–304. ISBN 0-19-850340-7. 

Xem thêmSửa đổi

Liên kết ngoàiSửa đổi