Tijekom 4,5 milijardi godina postojanja, Zemlja se postupno usporava, a njezini dani postaju sve dulji. Iako ovaj proces nije primjetan na ljudskim vremenskim ljestvicama, imao je duboke posljedice tijekom geoloških razdoblja. Jedna od tih posljedica je povećanje količine kisika u Zemljinoj atmosferi, ključnog za razvoj života kakvog poznajemo, pokazalo je istraživanje iz 2021. godine.

Prije 2,4 milijarde godina, cyanobakterije – poznate i kao modrozelene alge – započele su proces proizvodnje kisika kao nusprodukta fotosinteze. Dulji dani omogućili su im dulje razdoblje aktivnosti, što je dovelo do većeg ispuštanja kisika u atmosferu.

"Jedno od ključnih pitanja u znanostima o Zemlji jest kako je atmosfera dobila kisik i koji su faktori utjecali na taj proces," rekao je mikrobiolog Gregory Dick sa Sveučilišta Michigan. "Naše istraživanje sugerira da je duljina dana, odnosno brzina rotacije Zemlje, igrala važnu ulogu u vremenu i obrascu oksigenacije."

Zemljina rotacija usporava zbog gravitacijskog utjecaja Mjeseca, koji se postupno udaljava od našeg planeta. Fosilni zapisi pokazuju da su dani prije 1,4 milijarde godina trajali samo 18 sati, dok su prije 70 milijuna godina bili pola sata kraći nego danas. Trenutno se dan produžava za otprilike 1,8 milisekundi svakih sto godina.

Veliki događaji oksigenacije

Najznačajniji porast kisika, poznat kao Veliki oksidacijski događaj, dogodio se prije oko 2,4 milijarde godina. Bez ovog procesa, znanstvenici vjeruju da život kakvog poznajemo ne bi bio moguć. Ipak, još uvijek nije jasno zašto se ovaj događaj dogodio baš tada, a ne ranije u Zemljinoj povijesti.

Na dnu jezera Huron u SAD-u istraživači su proučavali mikrobne zajednice koje nalikuju cyanobakterijama iz Velikog oksidacijskog događaja. U tim zajednicama, ljubičaste cyanobakterije proizvode kisik fotosintezom, dok bijeli mikrobi metaboliziraju sumpor. Ove dvije skupine organizama natječu se za prevlast na mikrobnom tepihu, mijenjajući svoj položaj ovisno o dobu dana.

"Ujutro cyanobakterijama treba nekoliko sati da počnu s fotosintezom," objasnila je geomikrobiologinja Judith Klatt iz Instituta Max Planck. "Izgleda da nisu jutarnji tipovi."

Povezanost duljih dana i porasta kisika

Istraživanja su pokazala da kraći dani u ranoj Zemljinoj povijesti ograničavaju vrijeme fotosinteze cyanobakterija, što bi moglo objasniti zašto je oksigenacija atmosfere kasnila. Kako su se dani produžavali, povećavala se i sposobnost bakterija da proizvode kisik.

"Ova suptilna povezanost između oslobađanja kisika i duljine dana ključna je za razumijevanje mehanizma," rekao je morski znanstvenik Arjun Chennu iz Leibniz Centra za tropska istraživanja mora.

Zemlja bi se uskoro mogla suočiti s jednom od najvećih katastrofa ikad: Dolazi s neočekivana mjesta

Osim Velikog oksidacijskog događaja, istraživanje je povezalo dulje dane s drugim porastom kisika, poznatim kao Neoproterozojski oksidacijski događaj, koji se dogodio prije 550 do 800 milijuna godina.

"Istraživanjem povezujemo zakone fizike na različitim razinama – od molekularne difuzije do planetarnih mehanika," zaključio je Chennu. "Ovo nas uči kako molekule u mikrobnom tepihu odražavaju ples našeg planeta i Mjeseca."