النظريات المفسرة لنشأة الأكسجين في الغلاف الجوي

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

الأكسجين الغلاف الجوي النظريات المفسرة لنشأة الأكسجين في الغلاف الجوي علوم الأرض والجيولوجيا

وقد اختلف العلماء فيما يتعلق بالمصدر الرئيسي لغاز الأكسجين في الغلاف الجوي. 

فمن المعروف أن الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس تسهم في انقسام جزيئات المياه في القسم الأعلى من التروبوسفير، وحتى عند تجمع الذرات المائية مرة أخرى؛ فإن كمية لا بأس بها من الأكسجين تتسرب منفردة في الغلاف الجوي.

وقد تبين أن ذرة الأكسجين تعد أثقل من ذرة الهيدروجين بنحو 16 مرة، وعلى ذلك تترسب ذرات الأكسجين عند انقسام الجزيئات المائية ببطء شديد.

 

كما يعمل الأوزون على امتصاص بعض الأشعة فوق البنفسجية ويكون حاجزاً يمنعه من الوصول إلى الأجزاء الدنيا من الغلاف الجوي.

كما يسهم غاز الميثان في رفع غازات الهيدروجين إلى أعلى في الغلاف الجوي. ويمكن أن نلخص ثلاث نظريات مختلفة تفسر نشوء الأكسجين في هذا الغلاف بما يلي:

 

1- ترجح النظرية الأولى بأن نشوء غاز الأكسجين يرجع إلى حدوث عمليات التمثيل الضوئي.

ومعنى ذلك أن هذه النظرية تفترض عدم وجود الأكسجين في الغلاف الجوي –أو حدوثه بمقدار طفيف جداً– قبل ظهور الحياة النباتية على سطح الأرض خلال فترة ما قبل الكمبري.

ومن دراسة عمر الصخور القديمة التابعة لفترة ما قبل الكمبري في مرتفعات باربرتون (Barberton) في جنوب أفريقيا والتي عمرها نحو 3.3 × ⁹10 سنة تبين أنها تحتوي على بقع ميكروسكوبية من الكربون العضوي.

 

كما عثر العلماء كذلك في التكوينات الجيرية القديمة في جنوب أفريقيا – والتي يرجع عمرها إلى نحو 3 × ⁹10 سنة– على طحالب جيرية.

ومن ثم اقترح العلماء بأن الحياة ظهرت على سطح الأرض منذ نحو 3 × ⁹10 سنة مضت، وأن الكائنات الحية كان لها القدرة على إنتاج الأكسجين بصور مختلفة، وإضافته إلى الغلاف الجوي منذ نحو 2 × ⁹10 سنة على الأقل. وعند نهاية الزمن الجيولوجي الأول كانت نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي تماثل نسبته الحالية.

 

ويؤكد فيشر (A. G. Fischer) أن الكائنات الحية قبيل الكمبري كانت تعيش في بقع محدودة من سطح الأرض أطلق عليها تعبير «واحات الأكسجين» (Oxygen Oases)، وذلك في البقاع الغنية نسبياً بالكائنات النباتية التي كانت تقوم بعمليات التمثيل الضوئي.

وقد عظم انتشار الكائنات النباتية والحيوانية على سطح الأرض منذ نحو 400 × ⁶10 سنة مضت عندما بلغ ضغط الأكسجين في الغلاف الجوي نحو  من مقداره حالياً.

 

2- ترجع النظرية الثانية نشوء الأكسجين في الغلاف الجوي إلى حدوث عمليات الأكسدة (Oxidation) في معادن صخور قشرة الأرض.

وإذا سلمنا جدلاً بأن غاز الأكسجين لم يكن موجوداً في الغلاف الجوي خلال فترة ما قبل الكمبري، فمعنى ذلك أن صخور قشرة الأرض ومعادنها لم تتعرض لعمليات الأكسدة قبل هذه الفترة الزمنية.

ومن المعلوم أن الحديد والمنجنيز والكبريت واليورانيوم من بين العناصر المهمة التي تستجيب بسرعة لعمليات الأكسدة عند ظهورها على سطح الأرض. ويتفاعل اليورانيوم مع الأكسجين ويكون مجموعات متعددة من الأكاسيد والهيدروكسيدات مثل اليورانينيت.

 

وقد نجح العلماء في العثور على اليورانينيت في خامات منطقتي دومينيون ومجموعة رمال ويتوتر(Witwatersand Series) في جنوب أفريقية. 

وكذلك في حوض نهر بليند (Blind) في كندا، وبمرتفعات جاكوبينا (Jacobina) في البرازيل. ويرجع عمره هنا إلى نحو 1.8 × ⁹10 سنة مضت.

 

ومن ثم فإن اليورانينيت في هذه المواقع يعد أقدم عمراً من الصخور الرسوبية التي يوجد فيها.

وعلى ذلك رجح دافيدسون (C.F. Davidson) بأن اليورانينيت في هذه المواقع السابقة لم يتكون موضعياً بفعل التجوية، بل نقل إلى هذه الرواسب بعد عملية تكوينها. وأن عمر عملية أكسدة اليورانينيت قد ترجع هنا إلى ما قبل 1.8 × ⁹10 سنة مضت.

 

3- أما النظرية الثالثة فتعزو نشوء الأكسجين في الغلاف الجوي إلى انبثاق الغازات مع الحمم البركانية المنبعثة من باطن الأرض.

وأكد روبي (W.W. Rubey) بأن مصدر الغازات الطيارة على سبيل المثال لا يمكن أن يرجع إلى تعرية الصخور النارية، بل هو نتيجة لانبثاق الغازات مع الحمم البركانية عند سطح الأرض.

ومن دراسة التركيب الكيميائي للغازات البركانية في براكين هاواي تبين أنها تتألف أساساً (إلى جانب المياه) من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والهيدروجين وأول أكسيد الكربون والنتروجين.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]