Da dove viene l'ossigeno atmosferico?

L'atmosfera terrestre è costituita da circa il 78% di azoto e il 21% di ossigeno, con tracce di altri gas. L'ossigeno è essenziale per tutta la vita animale e per molti altri organismi. Poiché il gas è usato da forme di vita che respirano l'ossigeno e tende anche a reagire con molte rocce e minerali, deve essere costantemente reintegrato. Circa il 98% dell'ossigeno atmosferico proviene dalla fotosintesi, il processo attraverso il quale le piante producono zuccheri di anidride carbonica e acqua. Il resto deriva dalla rottura dell'acqua mediante radiazione ultravioletta.

fotosintesi

Piante e alcuni batteri usano la fotosintesi per produrre alimenti sotto forma di zuccheri e altre sostanze ricche di energia. L'acqua e l'anidride carbonica sono assorbiti dall'organismo e la luce solare fornisce energia che alimenta il processo. L'ossigeno sembra essere un sottoprodotto molto utile. Per quanto riguarda gli scienziati, i livelli di ossigeno sulla terra sono rimasti abbastanza stabili per diverse centinaia di milioni di anni. Questo indicaQuella produzione di ossigeno per fotosintesi è stata più o meno bilanciata dal suo consumo da altri processi, come la respirazione dell'ossigeno o le forme di vita aerobiche e aerobiche.

Le fonti di ossigeno atmosferico attraverso la fotosintesi sono fitoplancton, come i cianobatteri nell'oceano, e gli alberi e altre piante verdi a terra. L'importo che ogni fonte contribuisce è in discussione: alcuni scienziati suggeriscono che oltre la metà proviene dagli oceani, ad esempio, mentre altri mettono il numero più vicino a un terzo. Ciò che è chiaro è che i numeri hanno oscillato nel tempo geologico, a seconda dell'equilibrio della vita sulla Terra. Quando l'atmosfera si stava sviluppando per la prima volta, ad esempio, i cianobatteri hanno contribuito alla maggior parte dell'ossigeno.

l'aumento dei livelli di ossigeno

Si pensa che, inizialmente, l'ossigeno prodotto dai cianobatteri sia stato usato reagendo con ferro in terreni, rocce e oceano,Formare composti e minerali di ossido di ferro. I geologi possono stimare la quantità di ossigeno nell'atmosfera nei tempi antichi osservando i tipi di composti di ferro nelle rocce. In assenza di ossigeno, il ferro tende a combinarsi con lo zolfo, formando solfuri come piriti. Quando è presente, tuttavia, questi composti si rompono e il ferro si combina con l'ossigeno, formando ossidi. Di conseguenza, le piriti nelle rocce antiche indicano bassi livelli di ossigeno, mentre gli ossidi indicano la presenza di quantità significative del gas.

Una volta che la maggior parte del ferro disponibile si era combinata con ossigeno, il gas era in grado di accumularsi nell'atmosfera. Si pensa che di circa 2,3 miliardi di anni fa, i livelli erano saliti da una piccola traccia a circa l'1% dell'atmosfera. Le cose sembravano quindi bilanciarsi per un lungo periodo quando altri organismi si sono evoluti per usare l'ossigeno per fornire energia mediante l'ossidazione del carbonio, producendo anidride carbonica (CO ₂ ). Hanno ottenuto questo mangiando materiale vegetale organico ricco di carbonio, EITla sua vita o morta. Ciò ha creato un equilibrio, con la produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi abbinata dal suo consumo da organismi che respirano l'ossigeno.

Sembra che, a causa di questo equilibrio, la sola fotosintesi non possa spiegare l'aumento iniziale dell'ossigeno. Una spiegazione è che una certa materia organica morta è stata sepolta nel fango o in altri sedimenti e non era disponibile per gli organismi aerobici. Questa questione non poteva combinarsi con l'ossigeno atmosferico, quindi non tutto l'elemento prodotto è stato usato in questo modo, permettendo ai livelli di salire.

Ad un certo punto più tardi nella storia della Terra, i livelli di ossigeno sono aumentati drammaticamente a circa il loro livello attuale. Alcuni scienziati ritengono che ciò possa essere accaduto circa 600 milioni di anni fa. In questo periodo, sono apparsi molti organismi multicellulari relativamente grandi, complessi e multicellulari che avrebbero richiesto livelli di ossigeno molto più elevati. Tuttavia, non è chiaro cosa abbia causato questo cambiamento. È interessante notare che si è verificato perché la terra sembrava emergere da un enorme ghiaccio age, durante il quale la maggior parte del pianeta era coperta dal ghiaccio.

Una teoria è che l'azione dei ghiacciai, quando avanzano e si ritirano, macinava la roccia ricca di fosforo e ne ha rilasciato enormi quantità negli oceani. Il fosforo è un nutriente essenziale per il fitoplancton, quindi ciò potrebbe aver causato un'esplosione di questa forma di vita. Ciò, a sua volta, porterebbe ad un aumento della produzione di ossigeno, con probabilmente una vita terrestre molto poca per usarlo. Non tutti gli scienziati sono d'accordo con questa teoria, tuttavia, e a partire dal 2012 il problema rimane irrisolto.

minacce ai livelli di ossigeno atmosferico

Uno studio ha dimostrato che i livelli di ossigeno sono diminuiti costantemente tra il 1990 e il 2008 di circa lo 0,0317% complessivamente. Ciò è principalmente attribuito alla combustione di combustibili fossili, che usano l'ossigeno nella combustione. Il declino, tuttavia, è meno del previsto, data la quantità di combustibili fossili bruciati durante quel periodo. Una possibilità è che un aumento dei livelli di anidride carbonica, possibilmente combinati con l'uso di FeRtilizers, ha incoraggiato una crescita delle piante più rapida e più fotosintesi, in parte compensando la perdita. Si stima che anche se tutte le riserve di combustibili fossili del mondo dovessero essere bruciate, avrebbe solo un impatto diretto molto piccolo sui livelli di ossigeno.

La deforestazione è un'altra preoccupazione popolare. Sebbene la distruzione di vaste aree della foresta pluviale abbia molti altri gravi effetti ambientali, è considerato improbabile ridurre significativamente i livelli di ossigeno. Oltre agli alberi e ad altre piante verdi, le foreste pluviali supportano un'intera gamma di vita che respira ossigeno. Sembra che queste foreste contribuiscano molto poco ai livelli di ossigeno atmosferico in generale, poiché consumano quasi tanto ossigeno che producono.

Una minaccia più grave può essere l'impatto delle attività umane sul fitoplancton, che, secondo alcune fonti, danno il più grande contributo ai livelli globali di ossigeno. Vi è preoccupante che un aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera dalla combustione dei combustibili fossili possa fareE gli oceani più caldi e più acidi, il che potrebbe ridurre la quantità di fitoplancton. A partire dal 2012, l'evidenza non è chiara, poiché diversi tipi di fitoplancton sono influenzati in modo diverso. Alcuni potrebbero diminuire nei numeri, mentre altri possono crescere e fotosintetizzano più velocemente.