Geologija

Pripremili: Dr Katarina Bogićević i Dr Draženko Nenadić

Pra- atmosfera zemlje

Uloga kiseonika u razvoju života

Kiseonik je pojam života. Mozak jednostavno ne može bez njegovog prisustva, izdržimo najviše nekoliko minuta i onda gubimo svest, a ubrzo i život. U prirodi ga ima u vazduhu, vodi i zemlji. Veoma je reaktivan i gradi brojna jedinjenja, ali za čoveka je svakako najbitniji onaj u slobodnoj formi, onaj koji nas okružuje. Da ga ima za samo nekoliko procenata manje, teško bismo disali, što se dešava planinarima kad savlađuju velike nadmorske visine. Poznato je da stanovništvo koje generacijama živi u visokim regionima Anda, Himalaja i drugih planinskih venaca ima gušću krv - da bi iz tako „retkog vazduha“ izvukli maksimum. Njihov bi život, međutim, bio veoma težak na nižim nadmorskim visinama jer bi tako gusta krv, u promenjenim okolnostima, vršila preveliko opterećenje na srce.

. Međutim, da kiseonika ima za samo koji procenat više, u prirodi bi se često dešavali procesi spontanog sagorevanja organske materije. Požari bi bili mnogo češći i imali bi šire razmere, šume bi gorele u mnogim regionima, a sa njima verovatno i brojna ljudska naselja. Prema tome, posmatrajući sa naše tačke gledišta, kiseonika ima u atmosferi onoliko koliko nam je potrebno. Podaci o mladoj atmosferi Zemlje ukazuju na to da ga, u početnoj fazi njenog formiranja, nije bilo, a da je svojom pojavom ostavio duboke tragove u sedimentima koji su se tada formirali i u živom svetu.

filer
filer

1% na svakih sto miliona godina

Formiranje pra-atmosfere započelo je u davnoj geološkoj prošlosti. Pošto su sedimentne stene, koje nastaju u vodi, postojale i pre 3,8 milijardi godina, znači da je vode u tečnom stanju u tom periodu bilo dovoljno na Zemljinoj površini. Astronomski proračuni pokazuju da je u tom vremenskom intervalu Sunce zračilo 75% današnje toplote - vrednost je, u proseku, rasla za 1°C na svakih 100 miliona godina. Ipak, i pored relativno male energije koja je primana spolja, samo dovoljno gusta pra-atmosfera je sprečavala ulazak Zemlje u fazu sigurnog ledenog doba, u kojoj bi verovatno ostala duži vremenski period. Primera takvih ledenih perioda bilo je pre 2,2 milijarde, zatim pre 710 i 635 miliona godina, kada je naša planeta bila tako hladna da je bila sva zaleđena, pa je izgledala kao snežna grudva.Pored uloge toplotnog izolatora koji greje našu planetu, važna uloga atmosfere je i u tome da, putem cirkulacije vazduha, učestvuje u ublažavanju temperaturnih razlika na Zemlji. U početnoj fazi formiranja, Zemlja je bila lopta rastopljenog stenja, bez prisustva atmosfere. Hlađenjem stena i formiranjem površinske kore, gasovi izbacivani kroz vulkanska grotla i mnogobrojne pukotine, počeli su da stvaraju prvu pra-atmosferu. Nju su činili vodena para, čijim su se povratkom na tlo u vidu kiše formirali okeani, zatim azot, amonijak, vodonik, ugljen-dioksid i dr. Na površini je bilo veoma vruće, sa temperaturom koja je iznosila između 90-100°C. Amonijak se pod dejstvom Sunčevog zračenja raspadao na azot i vodonik, a najveći deo vodonika, čiji su molekuli vrlo lagani, „pobegao“ je u svemir. Pošto je azot težak, stabilan i hemijski slabo aktivan gas, zadržao se u prvobitnoj atmosferi, i danas čini najveći procenat vazduha koji udišemo. Smatra se da je u ranoj fazi formiranja Zemlje količina ugljen-dioksida u atmosferi iznosila i do 80%, pre oko 3,5 milijardi godina pala je na 20%, a već pre 2 milijarde godina ta količina se svela na samo 8%.
Međutim, pre oko 600 miliona godina količina ovoga gasa spustila se na vrednost ispod 1%, dok je količina kiseonika porasla na 15%.

Zamalo kao na Veneri

Velike količine ugljen-dioksida, tokom nekoliko milijardi godina, utrošene su na stvaranje brojnih karbonatnih stena (krečnjaka, dolomita…), čijim bi se oslobađanjem pritisak na površini planete sa 1 bara povećao na vrednost od 60 bara. Sigurno je da je u prvobitnoj atmosferi količina ovoga gasa uticala na održavanje znatne toplote na površini Zemlje. Kako se ugljen-dioksid polako vezivao u stene i formirao karbonate, slabio je efekat staklene bašte - ali je s druge strane jačala energija koju nam je slalo Sunce, tako da su ova dva procesa bila u stanju određene ravnoteže. Da nije bilo tako, Zemlja bi izgledala poput vruće Venere, bezvazdušnog Meseca ili hladnog Marsa. Iako je trenutna procentualna vrednost ugljen-dioksida samo oko 0,035%, to je dovoljno da prosečna temperatura na Zemlji iznosi oko 15°C, tj. toplija je za oko 30°C nego da ga uopšte nema.Iako je prvobitna atmosfera omogućila formiranje života, sâm život je započeo da menja prirodu atmosfere. Niz hemijskih reakcija tokom fotosinteze proizvodi složene spojeve - ugljovodonike iz ugljenika, vodonika i kiseonika. Prve bakterije sposobne za fotosintezu dobijale su ugljenik i kiseonik iz ugljen-dioksida, a kao izvor vodonika koristile su sumpor-vodonik. Upravo to je dovelo do pretpostavki da je prvi život nastao u blizini vrelih vulkanskih izvora na morskom dnu. Prve bakterije koristile su ugljen-dioksid rastvoren u vodi, a tek kasnije razvile su se one forme koje su, pomoću svetlosti, dobijale vodonik iz vode, umesto iz sumporvodonika. Kiseonik koji bi preostao nakon što bi uzele vodonik iz vode za njih je bio otpad, pa se vraćao u atmosferu, što je dovodilo do velikih promena u njenom sastavu.

Dr Katarina Bogićević i Dr Draženko Nenadić

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"