Nguồn Gốc Oxy Trên Trái Đất: Hành Trình Từ Thạch Anh Đến Khí Quyển

Hàng triệu năm trước, trái đất từng chứng kiến những biến đổi lớn đã tạo ra điều kiện lý tưởng cho sự sống phát triển. Trong đó, thạch anh đã thể hiện vai trò quan trọng trong việc sản sinh oxy, nguồn khí thiết yếu cho sự sống ngày nay.

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

Động đất cùng nhiều hiện tượng địa chất khác đã tạo điều kiện thúc đẩy các phản ứng tạo ra oxy. Nhà nghiên cứu Mark Thiemens từ Đại học California, San Diego, đã thực hiện thí nghiệm với thạch anh, để chúng tiếp xúc với nước trong môi trường giống như trái đất thuở ban đầu. Đây là một khoáng chất đặc trưng với tính chất đơn giản và phổ biến nhất.

Quá trình vỡ vụn của tinh thể thạch anh có thể dẫn đến sự hình thành phân tử oxy và các hợp chất khác như hydrogen peroxide. Những gốc tự do này, như nhà nghiên cứu Timothy Lyons tại Đại học California, Riverside cho biết, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển ban đầu của sự sống, vì chúng có khả năng gây tổn hại đến ADN và các thành phần tế bào khác.

Trong tự nhiên, thạch anh cùng các khoáng chất silicate khác thường bị tác động bởi động đất, xói mòn hoặc chuyển động của băng. Chúng có thể kết hợp với nước để tạo ra oxy. Thiemens và nhóm của ông ước tính rằng chỉ riêng các hoạt động địa chất có thể tạo ra hydrogen peroxide gấp hơn 100 tỷ lần so với các phản ứng trong khí quyển, mở ra nguồn oxy tiềm năng khác.

Những thích nghi với nguồn oxy từ các hoạt động địa chấn dường như đã hỗ trợ một số sinh vật sống sót qua những biến đổi lớn của hóa chất trên trái đất trong sự kiện nổi tiếng mang tên Thảm họa oxy. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các hiện tượng địa chất tương tự diễn ra trên các thiên thể khác như cơn bão cát trên sao Hỏa hoặc các biến động thủy triều trên mặt trăng Enceladus của sao Thổ cũng có khả năng sản sinh oxy.

Ngày nay, oxy chiếm khoảng 20% trong khí quyển của trái đất, chủ yếu nhờ vào sự đóng góp của thực vật và vi sinh vật. Cho đến trước sự kiện Thảm họa oxy xảy ra khoảng 2,3 – 2,4 tỷ năm trước, nồng độ oxy trong khí quyển rất thấp, chỉ tăng vọt khi vi sinh vật bắt đầu thực hiện quang hợp.