کاهش سرعت چرخش زمین و ارتباط آن با اکسیژن موجود برای حیات

طبق مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، کاهش تدریجی سرعت چرخش زمین و افزایش طول روزها ممکن است عامل کلیدی در اکسیژن‌دار شدن جو زمین باشد. از زمان تشکیل زمین حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، چرخش سیاره به دلیل کشش گرانشی ماه آهسته‌تر شده و طول روزها افزایش یافته است. این تغییرات نامحسوس در مقیاس انسانی، در طول میلیاردها سال تأثیرات عمدهای داشته‌اند.

ماه با دور شدن تدریجی از زمین، باعث کاهش سرعت چرخش سیاره می‌شود. شواهد فسیلی نشان می‌دهد ۱.۴ میلیارد سال پیش روزها تنها ۱۸ ساعت و ۷۰ میلیون سال پیش نیم‌ساعت کوتاه‌تر از امروز بودند. اکنون سرعت چرخش زمین هر قرن حدود ۱.۸ میلی ثانیه کاهش می‌یابد. همزمان، حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش، سیانوباکترها (جلبک‌های سبز-آبی) با فتوسنتز، اکسیژن را به‌عنوان محصول جانبی تولید کردند و رویداد بزرگ اکسایش را رقم زدند.

محققان با مطالعه مت‌های میکروبی در دریاچه هورون (شبیه‌ساز سیانوباکترهای باستانی) دریافتند این میکروب‌ها پس از طلوع آفتاب، چند ساعت تأخیر در فتوسنتز دارند. در طول روز، سیانوباکترهای بنفش اکسیژن تولید می‌کنند، اما شب‌ها میکروب‌های سفید متابولیسم گوگرد را فعال می‌کنند. این چرخش روزانه، زمان محدودی برای تولید اکسیژن باقی می‌گذارد.
 

تیم تحقیقاتی با ترکیب داده‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی جهانی نشان دادند افزایش طول روزها باعث شد سیانوباکترها زمان بیشتری برای فتوسنتز داشته باشند. این پدیده نه‌تنها در رویداد بزرگ اکسایش، بلکه در اکسایش دوم جو زمین (۵۵۰-۸۰۰ میلیون سال پیش) نیز نقش داشته است. آرجون چنو از مرکز لایبنیتس تأکید می‌کند: «رابطه اساسی بین طول روز و انتشار اکسیژن توسط میکروب‌ها وجود دارد».

این مطالعه قوانین فیزیک در مقیاس‌های مختلف – از انتشار مولکولی تا مکانیک سیاره‌ای – را به هم مرتبط می‌کند. گرگوری دیک از دانشگاه میشیگان می‌گوید: «سرعت چرخش زمین احتمالاً بر زمان‌بندی اکسیژناسیون جو تأثیرگذار بوده است». نتایج این تحقیق در نشریه Nature Geoscience منتشر شده است.