पृथ्वी ग्रह में कुछ वास्तव में प्रभावशाली गुण हैं। (नकारात्मक समीक्षाएं, यह कहा जाना चाहिए, ज्यादातर स्टाफ और ग्राहकों पर केंद्रित होती हैं।) फायदों की सूची में सबसे ऊपर है ऑक्सीजन से भरपूर वातावरण, लेकिन यह रातोंरात नहीं हुआ - हमारे जैसे पशु जीवन के लिए उपयुक्त दुनिया बनाने में अरबों साल लग गए।
वैज्ञानिकों के पास इस बारे में कई विचार हैं कि ऑक्सीजन में वृद्धि किस कारण हुई, और ऐसा लगता है कि उनमें से कई शायद सही हैं। जीवन इस कहानी का हिस्सा है, प्रकाश-संश्लेषण जीवन ऑक्सीजन छोड़ता है। ठोस पृथ्वी के रसायन ने भी भूमिका निभाई, प्रकाश-संश्लेषण जीवन का समर्थन करने और उन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से जो वायुमंडल और ग्रह के अंदर गहरी चट्टानों के बीच ऑक्सीजन का आदान-प्रदान करती हैं।
चेंगदू यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के वेई शी के नेतृत्व में एक नए अध्ययन से पता चलता है कि सबडक्शन - वह प्रक्रिया जिसके द्वारा टेक्टोनिक प्लेटें पृथ्वी के आंतरिक भाग में गायब हो जाती हैं - में परिवर्तन के साक्ष्य ऑक्सीजन में उछाल के समय से मेल खाते हैं। पृथ्वी समय के साथ धीरे-धीरे ठंडी हुई है, और इसके शुरुआती इतिहास के अल्प अवशेष बताते हैं कि प्रमुख भूवैज्ञानिक प्रक्रियाएं इसके परिणामस्वरूप काफी विकसित हुईं। शुरुआत में, ठंडी, घनी सतह की चट्टान गर्म मेंटल चट्टान के माध्यम से डूबती होगी, जिसमें आधुनिक प्लेट टेक्टोनिक्स से बहुत कम समानता होगी। हमारे चारों ओर के महाद्वीप 4.5 अरब साल लंबी निर्माण परियोजनाएं हैं, इसलिए शुरुआत में क्या मौजूद था, इसकी कल्पना करने के लिए कल्पना की आवश्यकता है।
यह एक सहज, रैखिक विकास नहीं था - ऐसा लगता है कि उस भूवैज्ञानिक इतिहास में संक्रमण बिंदु हैं। पृथ्वी के वायुमंडल का ऑक्सीजनीकरण भी रैखिक नहीं था। इसकी शुरुआत लगभग 2.4 से 2.0 अरब साल पहले महान ऑक्सीजनीकरण घटना के दौरान एक उछाल के साथ हुई, फिर 800 से 500 मिलियन साल पहले फिर से शुरू होने तक रुकी रही। 450 से 250 मिलियन साल पहले एक तीसरी वृद्धि हमें आधुनिक ऑक्सीजन स्तर तक ले आई।
शोध दल का विचार था कि सबडक्शन में परिवर्तन ने वायुमंडलीय ऑक्सीजन को प्रभावित किया होगा, यह नियंत्रित करके कि कितना कार्बन और सल्फर - दोनों ऑक्सीजन के साथ बंधना पसंद करते हैं - गहरे आंतरिक भाग में ले जाया जा रहा था। जब मेंटल गर्म होता है, कार्बन और सल्फर सबडक्टेड चट्टान के साथ बहुत नीचे नहीं जाते; वे उथले मेंटल में छोड़ दिए जाते हैं और जल्द ही ज्वालामुखियों के माध्यम से वापस आ सकते हैं, किसी भी बहादुर ऑक्सीजन अणु को स्कैवेंज करने के लिए तैयार। इसके विपरीत, ठंडे मेंटल में गोता लगाने वाली प्लेट अपने अधिक सल्फर और कार्बन को बनाए रखेगी।
उन स्थलों पर जहां सबडक्टेड चट्टान सतह पर वापस आती है, खनिज और उनके अंदर सूक्ष्म रसायन हमें उन तापमानों और दबावों के बारे में बताते हैं जो उन्होंने अनुभव किए। इस डेटा की तुलना करके, टीम ने सबडक्शन के इतिहास की एक व्यापक तस्वीर तैयार की। यदि परिकल्पना सही है, तो आप कम तापमान वाले सबडक्शन की उम्मीद करेंगे, उसी समय जब वायुमंडलीय ऑक्सीजन बढ़ती है।
डेटा वास्तव में मेल खाता है। कम तापमान वाला सबडक्शन 2.2 और 1.8 अरब साल पहले के बीच दिखाई देता है और फिर, एक ब्रेक के बाद, पिछले 800 मिलियन वर्षों में हावी रहता है। वह पहले का काल प्रारंभिक महान ऑक्सीजनीकरण घटना से मेल खाता है; हाल का काल दूसरे और तीसरे ऑक्सीजन उछाल को कवर करता है। (बीच का समय भूविज्ञान में "बोरिंग बिलियन" के रूप में जाना जाता है क्योंकि... ऐसा लगता है कि बहुत कुछ नहीं हो रहा था।) इस इतिहास को एक बुनियादी रासायनिक मॉडल के माध्यम से चलाते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि वे मोटे तौर पर ऑक्सीजनीकरण की समयरेखा को पुन: पेश कर सकते हैं।
कहानी की शुरुआत, वे कहते हैं, कोलंबिया नामक एक प्रारंभिक सुपरकॉन्टिनेंट का निर्माण हो सकता है। समुद्र तल से ऊपर भूमि के साथ, कटाव समुद्रों में पर्याप्त पोषक तत्व पहुंचा सकता है ताकि बड़ी मात्रा में प्रकाश-संश्लेषण सायनोबैक्टीरिया का समर्थन किया जा सके - कार्बनिक कार्बन से भरपूर समुद्र तल तलछटी चट्टानों में दिखाई देता है। कोलंबिया का विघटन कम तापमान वाले सबडक्शन के पहले संकेतों के साथ मेल खाता है, जिसने अधिक कार्बनिक कार्बन और कार्बोनेट को मेंटल में गहराई से सबडक्ट करने में सक्षम बनाया होगा।
फिर आया बोरिंग बिलियन, जब मेंटल कन्वेक्शन और टेक्टोनिक प्लेट मूवमेंट भी सुस्त लग रहे थे। लेकिन उसके बाद, गोंडवाना और पैंजिया के निर्माण और विघटन ने हमें टेक्टोनिक प्लेटों के एक नक्शे की ओर बढ़ाया।