Çin Bilimler Akademisi’nin (NIGPAS) Nanjing Jeoloji ve Paleontoloji Enstitüsü’nden bir araştırma ekibi, işbirlikçileriyle birlikte, milyon yıllık zaman dilimlerinde meydana gelen uzun vadeli yörünge değişikliklerinin, Dünya’nın eski oksijenasyon darbeleri için “kalp pili” görevi görmüş olabileceğini buldu. Bulguları yakın zamanda yayınlandı Jeofizik Araştırma Mektupları.
Kambriyen Patlaması, neredeyse tüm modern hayvan filumlarının hızla ortaya çıktığı bir dönem olan Dünya’nın evrim tarihinin dönüm noktalarından biri olarak duruyor. Fosil ve jeokimyasal kanıtlar, erken Kambriyen hayvanlarının çeşitliliğinin, deniz suyundaki inorganik karbon ve sülfat sülfür izotoplarındaki eşzamanlı dalgalanmalarla eşleştirilmiş çoklu evrimsel darbelerle ortaya çıktığını göstermektedir.
Bu değişiklikler geniş ölçüde atmosferdeki ve sığ okyanuslardaki periyodik oksijenlenme olaylarının belirteçleri olarak yorumlanır. Ancak bu ritmik oksijen darbelerinin ardındaki itici güç uzun süredir belirsizliğini koruyor.
Ekip, bu bilgi boşluğunu doldurmak için 2019 yılında güneydoğu Sibirya Platformu’ndaki iyi korunmuş erken Kambriyen karbonat dizileri üzerine bir çalışma başlattı. Analizleri, yaklaşık 524 ila 514 milyon yıl önce (Kambriyen başı) deniz hayvanı çeşitliliğinin her 2-3 milyon yılda bir periyodik olarak dalgalandığını ve bunun deniz suyu karbon ve kükürt izotoplarındaki değişimlerle uyumlu olduğunu ortaya çıkardı.
Ekip, organik karbon ve piritin küresel gömülmesindeki döngüsel değişikliklerin, atmosferdeki ve sığ deniz ortamlarındaki oksijen seviyelerinde periyodik değişikliklere yol açtığını ve bunun da erken deniz hayvanlarının evrim dinamiklerini şekillendirdiğini öne sürdü.
Bu çalışmayı temel alan ekibin son araştırması, bu milyon yıllık ölçekli çevresel salınımların muhtemelen uzun dönemli yörünge değişimleri tarafından tetiklendiğini ileri sürüyor. Dünyanın yörünge konfigürasyonundaki değişiklikler, güneş ışınımının enlemler arasındaki dağılımını değiştirerek periyodik iklim değişikliklerine yol açtı.
Ekip, bu iklim değişikliklerinin muhtemelen kıtasal hava koşullarının yoğunluğunu ve fosfor gibi temel besin maddelerinin okyanuslara akışını düzenlediğini belirtiyor. Bu besinlerin döngüsel girişi, deniz fotosentezini artırmış ve organik karbon gömülmesini arttırmış, sonuçta atmosferik ve okyanus oksijen seviyelerinde periyodik artışlara yol açmış olabilir.
Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar daha önce yayınlanmış erken Kambriyen karbon-kükürt izotop kayıtlarının spektral analizlerini gerçekleştirdiler. Sonuçlar, bilinen uzun vadeli yörünge döngülerinin frekanslarıyla eşleşen 1,2, 2,6 ve 4,5 milyon yıllık uzun dönemli döngüleri ortaya çıkardı.
Araştırmacılar, yörüngesel olarak yönlendirilen iklim zorlamasını ilk kez SCION Dünya sistemi kutu modeline entegre ederek, deniz suyu karbon ve kükürt izotoplarında gözlemlenen eşzamanlı periyodik değişiklikleri başarıyla kopyaladı. Bu sonuç, yörüngesel olarak zorlanmış bir oksijenasyon mekanizmasının akla yatkınlığını doğrulamaktadır.
Ek olarak, model hassasiyeti deneyleri, erken Kambriyen okyanuslarındaki düşük sülfat konsantrasyonunun, Dünya sistemini olağandışı derecede dengesiz hale getirdiğini ve birleşik karbon-kükürt-oksijen biyojeokimyasal döngülerinin yörüngesel olarak modüle edilmiş besin girdilerine tepkisini güçlendirdiğini gösterdi.
Bu bulgu, Kambriyen Patlaması’nın zamanlamasına dair yeni bilgiler sunuyor ve diğer jeolojik çağlardaki uzun vadeli karbon, kükürt ve oksijen döngülerini anlamak için daha geniş bir çerçeve sağlıyor.
