Od momentu powstania około 4,5 miliarda lat temu, Ziemia nieustannie zwalnia swój obrót, co powoduje wydłużanie się dni. Choć ten proces jest niezauważalny w skali życia człowieka, jego skutki w perspektywie miliardów lat są ogromne. Jednym z najważniejszych efektów tego zjawiska jest możliwość pojawienia się tlenu w atmosferze, co, jak sugerują badania z 2021 roku, było kluczowe dla rozwoju życia na naszej planecie.

Badania wskazują, że wydłużające się dni pozwoliły sinicom – pierwszym mikroorganizmom fotosyntetyzującym – na produkcję większej ilości tlenu jako produktu ubocznego ich metabolizmu. To właśnie sinice, znane także jako cyjanobakterie, były odpowiedzialne za Wielkie Wydarzenie Tlenowe, które około 2,4 miliarda lat temu znacznie wzbogaciło atmosferę Ziemi w tlen.

Proces spowolnienia obrotu Ziemi wynika głównie z oddziaływania grawitacyjnego Księżyca, który stopniowo oddala się od naszej planety. W przeszłości dni były znacznie krótsze – 1,4 miliarda lat temu trwały zaledwie 18 godzin, a jeszcze 70 milionów lat temu były o pół godziny krótsze niż obecnie. Szacuje się, że co stulecie długość dnia wydłuża się o około 1,8 milisekundy.

Wielkie Wydarzenie Tlenowe zapoczątkowało fundamentalne zmiany, umożliwiając rozwój bardziej złożonych organizmów. Jednak przez długi czas pozostawało zagadką, dlaczego do tego przełomu doszło właśnie wtedy, a nie wcześniej w historii Ziemi. Kluczem do wyjaśnienia tego zjawiska okazały się badania nad sinicami w unikalnym środowisku geologicznym.

W Jeziorze Huron, w tak zwanym zagłębieniu Middle Island Sinkhole, znajdują się mikrobiologiczne maty, które są analogiem środowiska sprzed miliardów lat. Te maty składają się z dwóch rodzajów mikroorganizmów: sinic, które produkują tlen podczas fotosyntezy, oraz bakterii metabolizujących siarkę. Nocą bakterie siarkowe dominują w mikrobiologicznej macie, natomiast sinice potrzebują czasu po wschodzie słońca, aby rozpocząć fotosyntezę.

Ten „opóźniony start” produkcji tlenu zwrócił uwagę naukowców, którzy zaczęli zastanawiać się, czy zmiana długości dnia mogła wpłynąć na efektywność fotosyntezy w przeszłości. Eksperymenty przeprowadzone zarówno w laboratorium, jak i w naturalnym środowisku pokazały, że wydłużenie dnia pozwoliło sinicom na dłuższy okres aktywności fotosyntetycznej, co zwiększyło ilość tlenu w atmosferze.

Modelowanie komputerowe połączyło te wyniki z historycznymi danymi na temat poziomów tlenu, pokazując, że spowolnienie obrotu Ziemi było bezpośrednio związane z tlenowymi przełomami, takimi jak Wielkie Wydarzenie Tlenowe oraz Neoproterozoiczne Wydarzenie Tlenowe, które miało miejsce około 550–800 milionów lat temu.

Badania te ukazują związek między ruchem naszej planety a molekularnymi procesami zachodzącymi na jej powierzchni. Odkrywają one, jak subtelne zmiany fizyczne w skali planetarnej mogły kształtować warunki dla życia, które znamy dziś.

Źródło: Science Alert