Sự Hình Thành Oxy Trên Trái Đất Qua Các Thời Kỳ

Cách đây hàng triệu năm, quá trình hình thành oxy trên Trái Đất diễn ra một cách tự nhiên qua những phản ứng hóa học giữa thạch anh và nước. Những điều kiện này đã tạo ra một môi trường thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật quang hợp, đóng vai trò chủ chốt trong việc sản sinh oxy cho bầu khí quyển mà chúng ta thấy ngày nay.

Thạch anh đóng vai trò quan trọng trong chu trình hình thành oxy. (Ảnh: Inverse).

Các quá trình địa chất như động đất đã góp phần cung cấp oxy qua nhiều phản ứng phức tạp. Theo các nhà nghiên cứu, nhóm chuyên gia từ Đại học California, San Diego đã tiến hành nghiên cứu bằng cách nghiền thạch anh và cho nó tiếp xúc với nước trong điều kiện tương tự như khí quyển nguyên thủy. Thạch anh được chọn vì đây là khoáng chất silicate đơn giản và dễ tìm thấy nhất.

Họ đã phát hiện rằng các phân tử oxy có thể hình thành từ bề mặt tinh thể thạch anh khi nó tiếp xúc với nước, dẫn đến sự sản sinh của hydrogen peroxide và nhiều hợp chất có chứa oxy khác. Những hợp chất này, được gọi là gốc tự do, có thể gây hại cho ADN và các cấu trúc tế bào, nhưng cũng là yếu tố quan trọng trong sự tiến hóa ban đầu của sự sống, như nhận định của nhà nghiên cứu Timothy Lyons tại Đại học California, Riverside.

Trong tự nhiên, thạch anh và các khoáng chất silicate khác thường bị xói mòn và mài mòn bởi các yếu tố môi trường như động đất và sự di chuyển của băng. Những quá trình này có thể dẫn đến sự hình thành oxy cần thiết cho sự sống. Theo ước tính của Thiemens và các cộng sự, tác động từ động đất có thể tạo ra lượng hydrogen peroxide gấp 100 tỷ lần so với các phản ứng trong khí quyển, từ đó cung cấp một nguồn oxy tiềm năng.

Những thích nghi của các sinh vật đối với nguồn oxy từ quá trình địa chất có thể đã giúp chúng sống sót qua những thay đổi lớn trong điều kiện hóa học của trái đất, đặc biệt trong sự kiện được gọi là Thảm họa oxy. Ngoài Trái Đất, các quá trình địa chất tương tự cũng có thể diễn ra trên các hành tinh khác như bằng chứng từ bão cát trên sao Hỏa hay các biến động trên bề mặt của vệ tinh Enceladus của sao Thổ, cũng có thể dẫn đến sự hình thành oxy.

Hiện nay, oxy chiếm khoảng 20% bầu khí quyển của Trái Đất, chủ yếu do thực vật và vi sinh vật tạo ra. Trước đây, nồng độ oxy rất thấp, cho đến khi sự kiện Thảm họa oxy diễn ra khoảng 2,3 đến 2,4 tỷ năm trước, khi các vi sinh vật bắt đầu giải phóng oxy qua quá trình quang hợp.