Jeste li znali da se Zemljin dan tijekom milijardi godina postupno produžuje? Iako to nije nešto što možemo primijetiti u svakodnevnom životu, ova spora promjena imala je nevjerojatan učinak na razvoj života na našem planetu. Znanstvenici sada vjeruju da je usporavanje Zemljine rotacije odigralo ključnu ulogu u jednom od najvažnijih događaja u povijesti planeta – oksigenaciji atmosfere.
Bez stvaranja atmosfere bogate kisikom ne bi bilo složenog života, a time ni ljudi. Ono što ovu priču čini posebno zanimljivom jest kako nešto naizgled nepovezano, poput rotacije planeta, može pokrenuti tako dramatičnu promjenu.
Zašto se Zemljina rotacija usporava?
Zemljina rotacija usporava zbog gravitacijske sile Mjeseca. Zbog gravitacijskog utjecaja Mjeseca dolazi do pojave plimnih sila koje uzrokuju trenje između oceana i Zemljine kore, što postupno usporava rotaciju našeg planeta. Tijekom milijardi godina, ovaj je proces produljio trajanje dana. Fosilni zapisi pokazuju da je prije 1,4 milijarde godina dan na Zemlji trajao samo 18 sati.
Danas se rotacija Zemlje usporava za otprilike 1,8 milisekundi po stoljeću. Iako se to čini beznačajnim, tijekom milijardi godina ova promjena ima golem utjecaj.
Veza između duljih dana i razine kisika
Prije otprilike 2,4 milijarde godina Zemljina atmosfera doživjela je nagli porast razine kisika, poznat kao Veliki oksidacijski događaj. Smatra se da su za ovaj porast zaslužne cijanobakterije – mikroorganizmi koji proizvode kisik putem fotosinteze.
Znanstvenici su se dugo pitali zašto je do porasta razine kisika došlo upravo tada, a ne ranije u povijesti Zemlje. Odgovor bi mogao ležati u duljini dana. Nedavna istraživanja sugeriraju da su dulji dani omogućili cijanobakterijama učinkovitiju fotosintezu, što je dovelo do povećane proizvodnje kisika.
Prema riječima Judith Klatt, geomikrobiologinje s Instituta Max Planck, cijanobakterijama je potrebno nekoliko sati sunčeve svjetlosti prije nego što započnu s proizvodnjom kisika. Kod kraćih dana taj je vremenski okvir bio mnogo manji. S produljenjem dana, mikrobi su dobili više vremena za fotosintezu, što je rezultiralo postupnim povećanjem razine kisika u atmosferi.
Uvidi iz mikrobnih prostirki jezera Huron
Znanstvenici su proučavali suvremene mikrobne zajednice koje predstavljaju analog drevnih cijanobakterija, a pronađene su u podvodnoj vrtači (sinkhole) Middle Island u jezeru Huron. Ove zajednice sastoje se od ljubičastih cijanobakterija koje proizvode kisik i bijelih mikroba koji metaboliziraju sumpor. Tijekom noći površinu prostirki zauzimaju sumpor-metabolizirajući mikrobi, dok cijanobakterije preuzimaju tijekom dana.
Ipak, cijanobakterijama su potrebni sati prije nego što počnu učinkovito proizvoditi kisik. Ovo je zapažanje potaknulo znanstvenike da istraže može li duljina dana u Zemljinoj prošlosti imati ključnu ulogu u proizvodnji kisika.
Eksperimenti su pokazali da čak i male promjene u duljini dana mogu značajno utjecati na količinu proizvedenog kisika. Modeli su povezali duljinu dana s proizvodnjom kisika i otkrili kako je usporavanje Zemljine rotacije vjerojatno bilo ključno za Veliki oksidacijski događaj, kao i za drugi val oksigenacije prije otprilike 800 milijuna godina.
“Naša otkrića povezuju kozmičke procese, poput Zemljine rotacije, s mikroskopskim svijetom mikroba,” rekao je morski znanstvenik Arjun Chennu iz Leibnizova centra za tropska morska istraživanja. “Ova povezanost između planetarne mehanike i života pomaže objasniti kako se Zemljina atmosfera razvijala.”
Iako još uvijek postoje mnoga otvorena pitanja o povijesti Zemlje, jedno je sigurno – naizgled male promjene u rotaciji našeg planeta imale su goleme posljedice za razvoj života.
