كانت محيطات الأرض ذات لون مختلف في وقت ما، وسوف تستمر في التغير.

رسم توضيحي للمحيط باللون الأخضر - الصورة: UWMADISON/CANVA

عند النظر إليها من الفضاء، تظهر الأرض الآن كنقطة زرقاء باهتة لأن ما يقرب من ثلاثة أرباع سطحها عبارة عن محيط.

ومع ذلك، وفقا لبحث جديد أجراه علماء يابانيون، فإن محيطات الأرض كانت خضراء في وقت ما، ويرتبط هذا الاختلاف في اللون بالكيمياء وتطور عملية البناء الضوئي.

المحيط اخضر

وبحسب ما ذكره موقع ScienceAlert في 10 أبريل، بدأ البحث بملاحظة أن المياه المحيطة بجزيرة إيوجيما البركانية في اليابان كانت خضراء، وهي مرتبطة بشكل مؤكسد من الحديد (III). تزدهر الطحالب الخضراء المزرقة في هذه المياه.

خلال العصر الأركي، تطورت أسلاف الطحالب الخضراء المزرقة الحديثة جنبًا إلى جنب مع البكتيريا الأخرى باستخدام الحديد (II) بدلاً من الماء كمصدر للإلكترون لعملية التمثيل الضوئي. وهذا يشير إلى ارتفاع مستويات الحديد في المحيط.

العصر الأركي، منذ 4 إلى 2.5 مليار سنة، هو فترة كانت فيها الغلاف الجوي والمحيطات على الأرض خالية من غاز الأكسجين. وكانت هذه أيضًا الفترة التي تطورت فيها الكائنات الحية الأولى لإنتاج الطاقة من ضوء الشمس. كانت هذه الكائنات الحية لاهوائية، أي أنها كانت قادرة على القيام بعملية البناء الضوئي دون الحاجة للأكسجين.

ويؤدي هذا إلى إحداث تغييرات مهمة لأن المنتج الثانوي لعملية التمثيل الضوئي اللاهوائي هو غاز الأكسجين. لا يوجد الأكسجين إلا على شكل غاز في الغلاف الجوي عندما يصبح الحديد الموجود في مياه البحر غير قادر على تحييد الأكسجين.

تستخدم الكائنات الحية التي تقوم بعملية البناء الضوئي الصبغات (الكلوروفيل بشكل أساسي) الموجودة في خلاياها لتحويل ثاني أكسيد _{الكربون} إلى سكر باستخدام الطاقة الشمسية. تعتبر الطحالب الخضراء المزرقة فريدة من نوعها لأنها تحمل صبغة الكلوروفيل الشائعة، ولكنها تحتوي أيضًا على صبغة ثانية تسمى فيكوإريثروبيلين (PEB). اكتشف الفريق أن الطحالب الخضراء المزرقة الحديثة المعدلة وراثيًا باستخدام PEB تنمو بشكل أفضل في المياه الخضراء المزرقة.

قبل ظهور عملية البناء الضوئي والأكسجين، كانت محيطات الأرض تحتوي على الحديد في حالة خالية من الأكسجين. وبعد ذلك تم إطلاق الأكسجين مع زيادة عملية التمثيل الضوئي خلال العصر الأركي، مما أدى إلى أكسدة الحديد في مياه البحر.

وتوصلت المحاكاة الحاسوبية في الدراسة أيضًا إلى أن الأكسجين المنطلق أثناء عملية التمثيل الضوئي المبكرة أدى إلى تركيزات عالية بما يكفي من جزيئات الحديد المؤكسد لتحويل سطح البحر إلى اللون الأخضر.

عندما يتم أكسدة كل الحديد الموجود في المحيط، سوف يتواجد الأكسجين الحر ( _O2 ) في كل من المحيط والغلاف الجوي. ويشير الفريق إلى أن العوالم التي تبدو مثل النقاط الخضراء الباهتة التي يتم رصدها من الفضاء قد تكون مرشحة جيدة لإيواء الحياة الضوئية المبكرة.

حدثت التغيرات الكيميائية في المحيط بشكل تدريجي واستمر العصر الأركي لمدة 1.5 مليار سنة، وهو ما يمثل أكثر من نصف تاريخ الأرض. وبالمقارنة، فإن التاريخ الكامل لتطور ونمو الحياة المعقدة على كوكبنا لا يمثل سوى ثمن تاريخ الأرض.

ومن المؤكد تقريبًا أن لون المحيط تغير تدريجيًا خلال هذه الفترة، ومن المرجح أنه تذبذب. قد يفسر هذا سبب تطور الطحالب الخضراء المزرقة مع كلا الشكلين من الصبغات الضوئية: الكلوروفيل، الذي يعمل بشكل جيد في بيئات الضوء الأبيض الحالية، وPEB، الذي يعمل بشكل جيد في بيئات الضوء الأخضر.

هل يمكن للمحيط أن يتغير لونه مرة أخرى؟

الدرس المستفاد من الدراسة هو أن لون المحيط مرتبط بكيمياء المياه وتأثير الحياة. يمكننا أن نتخيل ألوانًا أخرى للمحيط دون أن نستعير الكثير من الخيال العلمي.

من الممكن أن تحتوي الأرض على محيطات أرجوانية اللون إذا كانت تركيزات الكبريت مرتفعة. وقد يكون هذا مرتبطًا بالنشاط البركاني القوي وانخفاض مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي، مما أدى إلى انتشار بكتيريا الكبريت الأرجواني.

يمكن أن يتحول المحيط أيضًا إلى اللون الأحمر إذا كانت الظروف المناخية الاستوائية قاسية، ويتكون الحديد المؤكسد الأحمر من تحلل الصخور على الأرض ويحمله الرياح أو الأنهار إلى المحيط. أو إذا ازدهر نوع من الطحالب المرتبطة بـ "المد الأحمر" وسيطر على سطح المحيط.

مع تقدم شمسنا في العمر، ستصبح أكثر سطوعًا في البداية، مما يؤدي إلى زيادة تبخر السطح والأشعة فوق البنفسجية المكثفة. ويؤدي هذا إلى خلق ظروف مواتية لنمو البكتيريا الكبريتية الأرجوانية في المياه العميقة التي تعاني من نقص الأكسجين.

ومن شأن هذا أن يؤدي إلى ظهور المزيد من اللون الأرجواني أو البني أو الأخضر في المناطق الطبقية في المحيط أو بالقرب من الشاطئ وقلة اللون الأزرق الداكن بسبب انخفاض العوالق النباتية.

على مقياس الزمن الجيولوجي، لا يوجد شيء دائم. ولذلك فإن تغير لون المحيط أمر لا مفر منه.

ونشرت الدراسة في مجلة نيتشر.

اقرأ المزيد العودة إلى المواضيع

العودة إلى الموضوع

آنه ثو

المصدر: https://tuoitre.vn/dai-duong-tren-trai-dat-tung-co-mau-khac-va-se-con-doi-mau-20250411113825899.htm