เกือบสามในสี่ของโลกถูกปกคลุมไปด้วยมหาสมุทรทำให้ดาวเคราะห์มีลักษณะเหมือนกดอทสีน้ำเงินซีดจากอวกาศ
แต่นักวิจัยชาวญี่ปุ่นได้สร้างกรณีที่น่าสนใจว่ามหาสมุทรของโลกเคยเป็นสีเขียวในกการศึกษาที่ตีพิมพ์ในธรรมชาติ-
เหตุผลที่มหาสมุทรของโลกอาจดูแตกต่างกันไปในอดีตโบราณคือการทำกับเคมีและวิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสง ในฐานะนักศึกษาระดับปริญญาตรีธรณีวิทยาฉันได้รับการสอนเกี่ยวกับความสำคัญของเงินฝากหินประเภทหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อการก่อตัวของเหล็กแถบในการบันทึกประวัติของโลก
การก่อตัวของเหล็กแถบถูกฝากไว้ในArchean และ Paleoproterozoic Eonsประมาณระหว่าง3.8 และ 1.8 พันล้านหลายปีก่อน. ชีวิตย้อนกลับไปถูก จำกัด อยู่ที่สิ่งมีชีวิตเซลล์หนึ่งในมหาสมุทร ทวีปเป็นภูมิทัศน์ที่แห้งแล้งของหินสีเทาสีน้ำตาลและสีดำและตะกอน
ฝนตกบนหินคอนติเนนตัลละลายเหล็กซึ่งถูกนำไปยังมหาสมุทรโดยแม่น้ำ แหล่งเหล็กอื่น ๆ คือภูเขาไฟบนพื้นมหาสมุทร เหล็กนี้จะกลายเป็นสิ่งสำคัญในภายหลัง
Archaean Eon เป็นช่วงเวลาที่บรรยากาศและมหาสมุทรของโลกไม่มีออกซิเจนก๊าซ แต่เมื่อสิ่งมีชีวิตแรกที่สร้างพลังงานจากแสงแดดวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ใช้การสังเคราะห์แบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน
มันก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในฐานะผลพลอยได้จากการสังเคราะห์แบบไม่ใช้ออกซิเจนคือก๊าซออกซิเจน ก๊าซออกซิเจนถูกผูกไว้กับเหล็กในน้ำทะเล ออกซิเจนมีอยู่เป็นก๊าซในชั้นบรรยากาศเมื่อเหล็กน้ำทะเลไม่สามารถทำให้เกิดออกซิเจนได้อีกต่อไป
ในที่สุดการสังเคราะห์แสงในช่วงต้นนำไปสู่"เหตุการณ์ออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม"จุดเปลี่ยนที่สำคัญทางนิเวศวิทยาที่ทำชีวิตที่ซับซ้อนบนโลกที่เป็นไปได้ มันทำเครื่องหมายการเปลี่ยนแปลงจากโลกที่ปราศจากออกซิเจนส่วนใหญ่เป็นหนึ่งที่มีออกซิเจนจำนวนมากในมหาสมุทรและบรรยากาศ
"แถบ" ของสีที่แตกต่างกันในการก่อตัวของเหล็กแถบบันทึกการเปลี่ยนแปลงนี้ด้วยการสลับระหว่างการสะสมของเหล็กที่สะสมในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนและเหล็กออกซิไดซ์สีแดง
กรณีของมหาสมุทรสีเขียว
กรณีกระดาษล่าสุดสำหรับมหาสมุทรสีเขียวใน Archaean Eon เริ่มต้นด้วยการสังเกต: น่านน้ำรอบเกาะภูเขาไฟญี่ปุ่นของอิโวจิมามีสีเขียวที่เชื่อมโยงกับรูปแบบของเหล็กออกซิไดซ์ - Fe (III)- สาหร่ายสีน้ำเงินเขียวเจริญเติบโตในน่านน้ำสีเขียวรอบเกาะ
แม้จะมีชื่อของพวกเขาสาหร่ายสีน้ำเงินสีเขียวเป็นแบคทีเรียดั้งเดิมและไม่ใช่สาหร่ายจริง ใน Archaean Eon บรรพบุรุษของสาหร่ายสีน้ำเงินสีฟ้าที่ทันสมัยพัฒนาไปพร้อมกับแบคทีเรียอื่น ๆ ที่ใช้เหล็กเหล็กแทนที่จะเป็นน้ำเป็นแหล่งที่มาของอิเล็กตรอนสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งนี้ชี้ไปที่เหล็กระดับสูงในมหาสมุทร
สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงใช้เม็ดสี (ส่วนใหญ่คลอโรฟิลล์) ในเซลล์ของพวกเขาเพื่อเปลี่ยนCO₂เป็นน้ำตาลโดยใช้พลังงานของดวงอาทิตย์ คลอโรฟิลล์ให้พืชสีเขียว สาหร่ายสีน้ำเงิน-เขียวเป็นเรื่องแปลกเพราะมีเม็ดสีคลอโรฟิลล์ทั่วไป แต่ยังเป็นเม็ดสีตัวที่สองที่เรียกว่า phycoerythrobilin (PEB)
ในกระดาษของพวกเขานักวิจัยพบว่าสาหร่ายสีน้ำเงินสีน้ำเงินที่ได้รับการออกแบบทางพันธุกรรมด้วย PEB เติบโตได้ดีขึ้นในน่านน้ำสีเขียว แม้ว่าคลอโรฟิลล์นั้นยอดเยี่ยมสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงในสเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้ของเรา PEB ดูเหมือนจะดีกว่าในสภาพแสงสีเขียว
ก่อนที่การสังเคราะห์แสงและออกซิเจนจะเพิ่มขึ้นมหาสมุทรของโลกมีเหล็กลดลง (เหล็กสะสมในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน)
ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงใน Archean Eon จากนั้นนำไปสู่เหล็กออกซิไดซ์ในน้ำทะเล การจำลองคอมพิวเตอร์ของกระดาษยังพบว่าออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากการสังเคราะห์แสงในช่วงต้นทำให้เกิดความเข้มข้นสูงพอของอนุภาคเหล็กออกซิไดซ์เพื่อเปลี่ยนสีเขียวของน้ำผิวดิน
เมื่อเหล็กทั้งหมดในมหาสมุทรถูกออกซิไดซ์ออกซิเจนอิสระ (0₂) มีอยู่ในมหาสมุทรและบรรยากาศของโลก ดังนั้นความหมายที่สำคัญของการศึกษาคือดอทสีเขียวโลกที่ถูกมองจากอวกาศเป็นดาวเคราะห์ที่ดีที่จะเก็บชีวิตการสังเคราะห์แสงในช่วงต้น
การเปลี่ยนแปลงของเคมีมหาสมุทรนั้นค่อยเป็นค่อยไป ยุคอาร์เคียกินเวลา1.5 พันล้านปี- นี่เป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของประวัติศาสตร์โลก จากการเปรียบเทียบประวัติศาสตร์ทั้งหมดของการเพิ่มขึ้นและวิวัฒนาการของชีวิตที่ซับซ้อนแสดงถึงประวัติศาสตร์ที่แปดของโลก
เกือบจะแน่นอนสีของมหาสมุทรเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ ในช่วงเวลานี้และอาจสั่น สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมสาหร่ายสีน้ำเงินสีเขียววิวัฒนาการมาทั้งสองรูปแบบของเม็ดสีสังเคราะห์แสง คลอโรฟิลล์ดีที่สุดสำหรับแสงสีขาวซึ่งเป็นชนิดของแสงแดดที่เรามีในปัจจุบัน การใช้ประโยชน์จากแสงสีเขียวและสีขาวจะเป็นข้อได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการ
มหาสมุทรสามารถเปลี่ยนสีอีกครั้งได้หรือไม่?
บทเรียนจากกระดาษญี่ปุ่นเมื่อเร็ว ๆ นี้คือสีของมหาสมุทรของเราเชื่อมโยงกับเคมีน้ำและอิทธิพลของชีวิต เราสามารถจินตนาการถึงสีมหาสมุทรที่แตกต่างกันโดยไม่ต้องยืมมากเกินไปจากนิยายวิทยาศาสตร์
มหาสมุทรสีม่วงจะเป็นไปได้บนโลกหากระดับกำมะถันสูง- สิ่งนี้สามารถเชื่อมโยงกับกิจกรรมภูเขาไฟที่รุนแรงและปริมาณออกซิเจนต่ำในชั้นบรรยากาศซึ่งจะนำไปสู่การปกครองของแบคทีเรียสีม่วง-
มหาสมุทรสีแดงยังเป็นไปได้ในทางทฤษฎีภายใต้ภูมิอากาศเขตร้อนที่รุนแรงเมื่อเหล็กออกซิไดซ์รูปแบบจากการสลายตัวของหินบนแผ่นดินและถูกนำไปยังมหาสมุทรโดยแม่น้ำหรือลม หรือถ้าสาหร่ายชนิดหนึ่งเชื่อมโยงกับ "กระแสน้ำแดง"มาครองมหาสมุทรพื้นผิว
สาหร่ายสีแดงเหล่านี้เป็นเรื่องธรรมดาในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของปุ๋ยเช่นไนโตรเจน ในมหาสมุทรสมัยใหม่สิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นชายฝั่งใกล้กับท่อระบายน้ำ-
เมื่อดวงอาทิตย์ของเรามีอายุก่อนอื่นจะสว่างขึ้นนำไปสู่การระเหยของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นและแสง UV ที่รุนแรง สิ่งนี้อาจชอบแบคทีเรียกำมะถันสีม่วงที่อาศัยอยู่ในน้ำลึกโดยไม่มีออกซิเจน
มันจะนำไปสู่เฉดสีม่วงสีน้ำตาลหรือสีเขียวมากขึ้นในพื้นที่ชายฝั่งหรือแบ่งชั้นโดยมีสีฟ้าเข้มน้อยลงในน้ำเมื่อแพลงก์ตอนพืชลดลง ในที่สุดมหาสมุทรจะหายไปอย่างสมบูรณ์เมื่อดวงอาทิตย์ขยายไปถึงวงโคจรของโลก
ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาไม่มีอะไรถาวรและการเปลี่ยนแปลงสีของมหาสมุทรของเราจึงหลีกเลี่ยงไม่ได้
Cédric M. Johnศาสตราจารย์และหัวหน้าวิทยาศาสตร์ข้อมูลเพื่อสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืนมหาวิทยาลัย Queen Mary แห่งลอนดอน
บทความนี้ถูกตีพิมพ์ซ้ำจากบทสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-
