Pro většinu života, který známe, je nepostradatelný kyslík. V zemské atmosféře se začal objevovat ve velkém množství před 2,4 miliardy let. Byly za ním sinice vytvářející kyslík při fotosyntéze.

Jenže první injekci kyslíku zaznamenali vědci zhruba o 100 milionů let dříve. Její původ byl až donedávna záhadou a předmětem vědeckých sporů.

Nová studie, na které se podíleli vědci z několika amerických univerzit a která byla publikovaná v odborném časopisu PNAS, dospěla k závěru, že příčinu této „okysličovací události“ byly probuzené sopky. Fungovalo to tak, že výbuchy sopek darovaly sinicím živiny a tyto bakterie se odvděčily kyslíkem.

Když se vulkány probudily…

Před 2,5 miliardy let byl povrch naší planety ještě pustý, v oceánech žily jen mikroby. Většina těchto mikroorganismů byla anaerobní, nepotřebovaly kyslík, tento prvek byl pro ně dokonce jedovatý.

Role kyslíku, na kterém jsou dnes závislé skoro všechny formy planetárního života, se prudce změnila před 2,4 miliardy let při Velké kyslíkové katastrofě (také Velká oxidační událost).

Tehdy sinice začaly ve velkém chrlit kyslík. To vedlo k zániku většiny anaerobních mikrobů, a naopak stálo na počátku kyslíkových mikroorganismů.

Sto milionů let před počátkem Velké kyslíkové katastrofy, se ale kyslík v atmosféře vůbec poprvé objevil v měřitelném množství. Víme to díky sedimentům, které vznikly v tomto období. 

Vědci se dlouho přeli o tom, zda se kyslík zvýšil vlivem jeho vyšší produkce (objevilo se víc sinic), anebo v důsledku poklesu spotřeby kyslíku zpomalením zvětrávání hornin.

Nejnověji po prapůvodním kyslíku pátrali vědci pomocí studie vrtných sond odebraných z břidlicové formace Mount McRae v západní Austrálii. Tato oblast obsahuje vzorky horniny z doby před 2,5 miliardy let do počátku Velké kyslíkové katastrofy. Bok po boku jsou tam přítomné vyšší známky rtuti produkované sopečnou činností, ale i doklady zvětrávání způsobeného kyslíkem, což naznačuje na nárůst sopečné aktivity i na přítomnost většího množství kyslíku v atmosféře.

Jak ale sopky mohly pomoci nakopnout převahu kyslíku?

Popeleční hostina

Výzkumníci se domnívají, že sopečná aktivita vychrlila velké množství sopečného popela bohatého na živiny pro mikroorganismy.

Uvolňování živin do řek, jezer a pobřežních oblastí prastaré Země bylo pro tehdejší mikroorganismy hotovou hostinou. S dostatkem živin se sinice začaly rychle množit a vypouštět do atmosféry kyslík.

„Naše studie naznačuje, že pro tyto prvotní přechodné závany kyslíku bylo bezprostředním spouštěčem zvýšení produkce kyslíku," řekl žurnálu Science Alert geolog Roger Buick z Washingtonské univerzity v americkém Seattlu.

„Během zvětrávání v dávné atmosféře se čerstvé čedičové horniny pomalu rozpouštěly, čímž by se do řek uvolňoval nezbytný živinový fosfor,“ poznamenala ke studii její první autorka, astrobioložka Jana Meixnerová působící na stejné univerzitě. „To živilo mikroby, které žily v mělkých pobřežních zónách, a vyvolalo jejich zvýšenou biologickou aktivitu, jejímž vedlejším produktem byl kyslík.“

Sopky, naši spojenci

Ze studie vyplývá, že sopky významně napomohly tomu, aby se kyslík stal dominantním plynem pro pozemské organismy.

Dnes sopky pokládáme především za ničitele a nositele zkázy. Jako ničitelé se vskutku v minulosti podílely na několika vymíráních. Život se z nich však zvládl oklepat.

Vulkanismus, a tedy i sopky, je však prospěšný. Bez existence aktivního jádra Země by nejspíš složitější život nebyl možný. Bez aktivního jádra naší planety, které stojí v pozadí sopečných erupcí, by neexistovala magnetosféra, ochranné magnetické pole, které Zemi chrání před kosmickým zářením.

Navzdory svým občasným zaškytnutím je vulkanismus naším spojencem – a byl jím už před 2,5 miliardy let.