Dünya’nın Oksijeni Nereden Geliyor?

Günümüzde Dünya atmosferinin yaklaşık %21’i oksijenden oluşmakta.

Ancak gezegenimizin atmosferinin şu anki solunabilir haline gelmesi zaman aldı. Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce soğuyan gezegenimizin etrafında kalın bir tabaka oluşturan ilk gaz karışımı, metan, hidrojen sülfür ve karbondioksit gibi volkanların yaydığı gazlardan çok da farklı değildi.

Bunlar şiddetli zamanlardı; Dünya’nın iç kısımları sadece uçucu maddelerle çalkalanmakla kalmıyor, aynı zamanda Güneş Sistemi’nin içlerinden gelen soğuk kayaların sürekli bombardımanı da sürekli taze malzeme sağlıyordu. Daha büyük çarpışmalar zaman zaman yüzeyi yeniden ısıtıyor, biriken nemi buharlaştırıyor ve atmosferin sıcak bir karmaşa olarak kalmasını sağlıyordu.

Yine de gökyüzünden yağan bu sürekli mineral akışı, amonyak formunda bol miktarda azot da sağlıyordu.

Oksijen Dünya Atmosferinde ne Zaman Ortaya Çıktı?

Ayrıntılar hakkında hâlâ bilmediğimiz çok şey var. Örneğin, o erken mineral yağmurunun gezegenimize ne kadar azot sağladığından tam olarak emin değiliz. Ancak yaklaşık 4,3 milyar yıl önce, Dünya’nın cehennemi koşulları nihayet soğumaya başladı ve uzay kayalarının sel gibi akışı azaldı.

Su kütleleri, çeşitli jeokimyasal reaksiyonların ve muhtemelen biyokimyanın öncüllerinin gerçekleşmesi için yeterince uzun süre birikti ve gezegeni çoğunlukla karbondioksit ve nitrojenden oluşan kalınlaşan bir atmosferle baş başa bıraktı.

Volkanik faaliyetlerden kaynaklanan ara sıra oksijen esintileri de olabilirdi. Ancak tepki vermesi uzun sürmedi ve gezegen ilk bir milyar yıl boyunca büyük ölçüde oksijensiz kaldı.

Büyük Oksidasyon Olayı neydi?

Dünya’nın biyoloji alanı, bir molekül grubunu bir arada tutan enerjiyi alıp organik maddeler oluşturmak için yeniden kullanmak zorundaydı. Oyunun başlarında, belki de Dünya’nın oluşumundan yüz milyonlarca yıl sonra, güneş ışığının sağladığı enerjiyi belirli kimyasallardan çeken bir mekanizma keşfedildi.

Teknik olarak fotosentez olsa da, aşırı oksijen bırakan türden değildi.

Görünüşe göre bu ‘oksijenik’ fotosentez türü, 3 milyar yıl önce, hatta daha önce ortaya çıkmış olabilir. Fotosistem II adı verilen biyolojik mekanizma, ilkel mikroplara destek vererek, ihtiyaç duydukları yapı taşlarını oluşturmak için karbondioksit ve suyu yeniden birleştirmelerine ve bol miktarda enerji sağlamalarına olanak sağladı.

Gezegenin okyanuslarında yüz milyonlarca yıl boyunca köpüren oksijen gazlarına rağmen, atmosferde çok az değişiklik oldu. Bu şaşırtıcı oksijen yokluğunun olası bir açıklaması, gökyüzünden süzülen ve moleküler oksijenin en küçük izleriyle bile kolayca reaksiyona giren uçucu gazlar bırakan meteoritlerin sürekli çiselemesi.

Yavaş artışın nedeni ne olursa olsun, yaklaşık 2,4 milyar yıl önce oksijen gazı sızıntısı nihayet önemli seviyelere ulaşarak Büyük Oksidasyon Olayı olarak bilinen olaya yol açtı.

Oksijen Dünya’daki Yaşam İçin İyi Bir Şey miydi?

Aniden artan oksijen gazının Dünya’nın biyosferi üzerinde ne tür bir etki yarattığını söylemek şaşırtıcı derecede zor.

Teorik olarak oksijen oldukça reaktif bir element. Bugün bile, DNA gibi daha hassas organik moleküllerimizde hasara yol açabilen oksijenle başa çıkmak için özel enzimlere sahibiz. Dolayısıyla, oksijenle başa çıkmak için adaptasyonlar olmadan, erken organizmaların büyük sayılarda öleceğini hayal etmek kolay.

Felaket niteliğinde bir yok oluşun gerçekten de gerçekleşmiş olması oldukça olası. 2 milyar yıllık minerallerde hapsolmuş izotoplar üzerinde yapılan çalışmalar, sayısız acı çeken mikrobun minik bedenlerinde karbon hapsoldukça oksijen konsantrasyonlarının düştüğünü gösteriyor. Ancak bu kadim kaydı yorumlamak tam olarak kolay değil; diğer çalışmalar varsayımları sorgulayarak, oksijendeki düşüşün büyük bir yaşam kaybına bağlı olmayabileceğini öne sürüyor.

Yaklaşık 600 milyon yıl önce, atmosferimizdeki moleküler oksijen konsantrasyonları nihayet %21 civarına ulaştı.

Tarihin bu dönemi, canlıların karmaşıklığının ortaya çıkışıyla aynı zamana denk gelir. Oksijenin, yüzeyi sıyıran küresel buzul örtüsünden salınan büyük miktardaki besin serpintisinin aksine, ne ölçüde rol oynadığını söylemek zor.

Bir yandan oksijen, günümüzde hidrokarbonlardan büyük miktarda enerji elde etmenin vazgeçilmez bir yolu. Hareket halindeki modern çok hücreli organizmalar için mükemmel bir yakıt.

Öte yandan, oksijenlenmenin kesin sırası ve ilk karmaşık organizmalar arasındaki ilişki tartışmalı ve bu da ilişkiyi biraz karmaşık hale getiriyor.

Dünya Oksijenini Kaybedecek mi?

Güneş parladığı, bitkiler çiçek açtığı ve fotosentez devam ettiği sürece, gezegenimizin atmosferinde her zaman yeterli miktarda oksijen olacak gibi görünüyor. Ancak bu denge kalıcı değil.

Yaklaşık bir milyar yıl içinde, güneş radyasyonu karbondioksiti parçalayacak kadar güçlü olacak. Bu gaz olmadan fotosentez durma noktasına gelecek ve oksijen, milyarlarca yıl önceki o ilk günlerden beri görülmemiş seviyelere düşecek.

Derleyen: Damla Şayan