"Az emberek számára természetes az oxigén, mivel itt van, és folyamatosan lélegezzük" - mondta Dr. Donald E. Canfield, a Dél-Dániai Egyetem kutatója. "Azonban a miénk az egyetlen ismert bolygó, ami oxigénnel rendelkezik".

Bár a tudósok évtizedek óta küszködnek az oxigén térhódításának rekonstruálásával, több alapvetõ felfedezés is született. Az elmúlt két hét különösen fontos volt ebben a tekintetben, mivel Canfield és munkatársai két tanulmányt is publikáltak, melyek jelentõs ismereteket adhatnak az oxigén történetének legfontosabb fejezeteihez. A kutatók megállapították, hogy az oxigénben gazdag légkör a geológia és a biológia egy komplikált viszonyának az eredménye.

Az õsi légkör tanulmányozásához a geokémikusok a régmúlt kõzeteinek úgynevezett kémiai ujjlenyomatait vizsgálják. Egyes kõzetek olyan molekulákat tartalmaznak, amik csak az oxigén jelenlétében jöhettek létre. Minél több ilyen molekulát találnak egy kõzetben, annál több oxigénnek kellett jelen lennie a légkörben az adott periódusban.

A Föld legõsibb kõzeteiben nincs nyoma a légköri oxigénnek. A vizsgálatokból megállapítást nyert, hogy az oxigén helyett a kezdeti levegõ fõként széndioxidból, metánból és nitrogénbõl tevõdött össze. A Nap sugarai létrehoztak némi szabad oxigént a széndioxiddal és más molekulákkal bekövetkezett reakcióikból, ez azonban szinte a kialakuláskor el is tûnt, az oxigén ugyanis egy nagyon "barátságos" elem, számtalan molekulával képes kötést alkotni, például a kövekben fellelhetõ vassal, melynek rozsda az eredménye. Vehetjük azonban a vulkánokból kitörõ hidrogént, mellyel hidrogén peroxidot alkottak, más szavakkal a korai Föld egy hatalmas oxigén vákuum volt.

Ez hárommillió évvel ezelõtt változott meg. Canfield csapata szeptember végén számoltak be ennek az idõszaknak a kõzeteiben talált oxigén ujjlenyomatokkal kapcsolatos felfedezéseirõl. Becslésük szerint a hárommilliárd évvel ezelõtti légkör csupán 0,03 százalékával rendelkezett a mai oxigénszintnek. Ez nem hangzik soknak, mégis hatalmas elmozdulást jelentett a Föld kémiájában.

A napfény önmagában nem tudott ennyi oxigént hozzátenni a légkörhöz, csak az élet. Hárommilliárd évvel ezelõtt egyes mikrobák elsajátították a fotoszintézis képességét. Az óceán felszínén lebegve a napfény energiáját használták fel, hogy megéljenek és szaporodjanak a víz és a széndioxid segítségével, melléktermékként oxigént adva le. Ennek nagy részét elszívta a korábban említett vákuum, valamint a mikrobák halálakor, az oxigén reakcióba lépett szénmolekuláikkal. Egy kevés oxigén azonban visszamaradt, mivel a halott mikrobák szerves anyagának egy része lesüllyedt a felszínrõl az óceán fenekére, ahol az oxigén nem tudott reakcióba lépni vele, így a levegõben maradt.

Több százmillió év telt el így, és az oxigén továbbra is ritka maradt, azonban ebben az idõszakban a vákuum is gyengülni kezdett. A bolygó lehûlt és vulkánjai is kevesebb hidrogént bocsátottak ki a légkörbe, így kevesebb oxigént szívtak el. Canfield szerint ez a gyengülõ vákuum vezetett a geokémikusok által a kõzetekben észlelt hirtelen oxigénnövekedéshez körülbelül 2,3 milliárd évvel ezelõtt. "Eljutottunk ahhoz a ponthoz, ahol a Föld eléggé lehûlt ahhoz, hogy az egyensúly az oxigén javára billenjen" - mondta. Az oxigénrobbanás olaj lehetett az élet tüzére. A légköri oxigéntöbblet megtámadta a felszíni kõzeteket, foszfort és vasat szabadítva fel, melyek az óceánba áramolva tápanyagként szolgáltak, a mikrobák virágkorukat élték és még több oxigént juttattak a levegõbe.

A héten közzétett tanulmányukban, Canfield és kollégái szerint annyi oxigén került a légkörbe, hogy több ezer méterre behatoltak az óceán mélységeibe. Canfield elmélete szerint akkoriban az oxigénszint elérhette a mait, legalábbis egy ideig. Ez a robbanás azonban egyfajta önpusztítást is eredményezett az oxigén szemszögébõl. A tengerfenékre záporozó mikrobák szénben gazdag kõzeteket hoztak létre. Késõbb ezek a kõzetek kiemelkedve szárazföldeket alkottak, ahol reakcióba léphettek az oxigénnel, kivonva azt a légkörbõl. Az élet tehát újabb vákuumot kreált, melynek hatására 2 milliárd évvel ezelõtt az oxigénszint a mai 0,01 százalékára zuhant vissza.

Az élet és a bolygó tovább játszadozott az oxigénnel az elmúlt kétmilliárd év alatt. A növények fejlõdésükkel elkezdtek hatalmas szénmennyiséget tárolni a fákban és más kemény szövetekben, kevesebb szenet hagyva, ami reakcióba léphetett az oxigénnel. 300 millió évvel ezelõtt az oxigénszint a mai másfélszerese volt, azonban a kontinensek mozgásával a bolygó földtana a sivatagoknak kedvezett, az erdõs területek zsugorodtak, csökkentve az oxigénszinteket.

Ahogy Canfield elõtt egyre jobban kibontakozik ez a történet, egyre bizonytalanabbá válik a jövõt illetõen. Megtartja a Föld ezt a példátlan oxigén ellátást, vagy újra drasztikus csökkenésbe kezd? "Nem hiszem, hogy ezt pontosan meg lehetne jósolni" - összegzett. "Ez nagyban függ a földtan szeszélyeitõl".