Khám Phá Nguồn Gốc Oxy Trên Trái Đất: Những Điều Thú Vị Ít Ai Biết

Có bao giờ bạn tự hỏi oxy trên Trái Đất đã xuất hiện như thế nào? Nguyên liệu thô cho sự sống đã đến từ đâu? Hãy cùng tìm hiểu câu chuyện ly kỳ về nguồn gốc oxy, một yếu tố thiết yếu cho sự sống trên hành tinh này.

Thạch anh là dạng khoáng chất silicate phổ biến nhất. (Ảnh: Inverse).

Hàng tỷ năm trước, quá trình tương tác giữa thạch anh và nước đã tạo ra điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của những vi sinh vật quang hợp đầu tiên. Những sinh vật này đã đóng vai trò quan trọng trong việc sản sinh ra lượng oxy lớn cho bầu khí quyển mà chúng ta hít thở hôm nay.

Theo nghiên cứu từ Mark Thiemens và các cộng sự tại Đại học California, San Diego, việc nghiền nát thạch anh và để chúng tiếp xúc với nước trong các điều kiện hóa học giống như trên Trái Đất cổ đại đã cho thấy khả năng tạo ra oxy. Họ đã chọn thạch anh vì đây là loại khoáng chất silicate phổ biến nhất, như New Scientist đã thông tin vào ngày 20 tháng 3.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng những tinh thể vỡ trên bề mặt của thạch anh có khả năng phản ứng với nước để tạo ra phân tử oxy, cùng với nhiều hợp chất chứa oxy khác như hydrogen peroxide. Những phân tử này, được biết đến như gốc tự do, có vai trò rất quan trọng trong tiến hóa của sự sống, vì chúng có thể gây hại cho DNA và các thành phần tế bào khác, theo nhận định của Timothy Lyons từ Đại học California, Riverside. Ông cũng cho rằng, ngay từ rất sớm, các dạng sống đã phát triển enzyme để đối phó với tác động tiêu cực của những gốc tự do này.

Trong tự nhiên, thạch anh cùng với các khoáng chất silicate khác thường chịu tác động từ động đất, xói mòn, hoặc sự di chuyển của băng, qua đó tạo ra điều kiện để chúng phản ứng với nước và tạo ra oxy. Các kết quả từ nghiên cứu cho thấy, chỉ riêng quá trình địa chấn có khả năng sản sinh ra lượng hydrogen peroxide lớn hơn 100 tỷ lần so với lượng oxy được tạo ra trong khí quyển, điều này mở ra một nguồn oxy tiềm năng lớn.

Thông qua những quá trình địa chất này, một số dạng sống có thể thích nghi với nguồn oxy từ các hoạt động địa chấn, giúp chúng tồn tại qua những thay đổi đáng kể trong hóa học môi trường của Trái Đất, đặc biệt trong sự kiện được gọi là Thảm họa oxy. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng những hiện tượng tương tự có thể xảy ra trên các thiên thể khác như bão cát trên sao Hỏa hoặc biến động thủy triều trên mặt trăng Enceladus của sao Thổ.

Hiện tại, khoảng 20% khí quyển Trái Đất là oxy, chủ yếu nhờ vào sự quang hợp của thực vật và vi sinh vật. Trước đây, nồng độ oxy rất thấp cho đến khi xảy ra sự kiện Thảm họa oxy cách đây khoảng 2,3 đến 2,4 tỷ năm, mà nguyên nhân chủ yếu là do sự lan rộng mạnh mẽ của các vi sinh vật giải phóng oxy.