มหาสมุทรของโลกเคยมีสีที่แตกต่างออกไปและจะยังคงเปลี่ยนแปลงต่อไป

นักวิจัยชาวญี่ปุ่นได้นำเสนอหลักฐานอันน่าเชื่อถือว่าครั้งหนึ่งมหาสมุทรของโลกเคยเป็นสีเขียว และสีนี้อาจเปลี่ยนแปลงต่อไปในอนาคต

ภาพประกอบมหาสมุทรสีเขียว - ภาพ: UWMADISON/CANVA

เมื่อมองจากอวกาศ โลกจะปรากฏเป็นจุดสีฟ้าอ่อน เนื่องจากพื้นผิวเกือบสามในสี่ของโลกเป็นมหาสมุทร

อย่างไรก็ตาม ตามการวิจัยใหม่ของ นักวิทยาศาสตร์ ชาวญี่ปุ่น พบว่ามหาสมุทรของโลกเคยเป็นสีเขียว และความแตกต่างของสีนี้เกี่ยวข้องกับเคมีและวิวัฒนาการของการสังเคราะห์แสง

มหาสมุทรเป็นสีเขียว

ตามรายงานของ ScienceAlert เมื่อวันที่ 10 เมษายน การวิจัยเริ่มต้นด้วยการสังเกตว่าน้ำรอบเกาะภูเขาไฟอิโวจิมะในญี่ปุ่นมีสีเขียว ซึ่งเกี่ยวข้องกับธาตุเหล็กที่ถูกออกซิไดซ์ (III) สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินเจริญเติบโตได้ดีในน้ำเหล่านี้

ในยุคอาร์เคียน บรรพบุรุษของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในปัจจุบันวิวัฒนาการมาพร้อมกับแบคทีเรียชนิดอื่นๆ โดยใช้ธาตุเหล็ก (II) แทนน้ำเป็นแหล่งอิเล็กตรอนสำหรับการสังเคราะห์แสง ซึ่งบ่งชี้ว่ามหาสมุทรมีธาตุเหล็กในระดับสูง

ยุคอาร์เคียน (Archean) เมื่อ 4,000 ถึง 2,500 ล้านปีก่อน เป็นยุคที่ชั้นบรรยากาศและมหาสมุทรของโลกปราศจากก๊าซออกซิเจน ช่วงเวลานี้เองที่สิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกๆ ที่ผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ได้วิวัฒนาการขึ้นมา สิ่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ในสภาพไร้อากาศ หมายความว่าพวกมันสามารถสังเคราะห์แสงได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน

สิ่งนี้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ เพราะผลพลอยได้จากการสังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือออกซิเจน ออกซิเจนจะคงอยู่ในบรรยากาศในรูปของก๊าซก็ต่อเมื่อเหล็กในน้ำทะเลไม่สามารถทำให้ออกซิเจนเป็นกลางได้อีกต่อไป

สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงใช้รงควัตถุ (ส่วนใหญ่คือคลอโรฟิลล์) ในเซลล์เพื่อเปลี่ยน _CO2 ให้เป็นน้ำตาลโดยใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินมีความพิเศษเนื่องจากมีคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นรงควัตถุที่พบได้ทั่วไป แต่ก็มีรงควัตถุชนิดที่สองที่เรียกว่าไฟโคเอริโทรบิลิน (PEB) ทีมวิจัยพบว่าสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินสมัยใหม่ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมด้วย PEB สามารถเจริญเติบโตได้ดีกว่าในน้ำสีเขียว

ก่อนการกำเนิดของการสังเคราะห์แสงและออกซิเจน มหาสมุทรของโลกมีธาตุเหล็กอยู่ในสภาวะที่ขาดออกซิเจน ต่อมาออกซิเจนถูกปล่อยออกมาเมื่อการสังเคราะห์แสงเพิ่มขึ้นในยุคอาร์เคียน นำไปสู่การเกิดออกซิเดชันของเหล็กในน้ำทะเล

การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ในการศึกษาครั้งนี้ยังพบว่าออกซิเจนที่ปล่อยออกมาในช่วงแรกของการสังเคราะห์แสงทำให้มีอนุภาคเหล็กออกซิไดซ์ในความเข้มข้นที่สูงเพียงพอที่จะทำให้ผิวน้ำทะเลกลายเป็นสีเขียว

เมื่อเหล็กในมหาสมุทรถูกออกซิไดซ์จนหมดแล้ว ออกซิเจนอิสระ (O ₂ ) จะยังคงอยู่ในทั้งมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ ทีมวิจัยเสนอว่าดาวเคราะห์ ที่ดูเหมือนจุดสีเขียวอ่อนเมื่อมองจากอวกาศอาจเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงในยุคแรก

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีในมหาสมุทรเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปตลอดยุคอาร์เคียน ซึ่งกินเวลายาวนานถึง 1.5 พันล้านปี ซึ่งมากกว่าครึ่งหนึ่งของประวัติศาสตร์โลก เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ประวัติศาสตร์ทั้งหมดของการพัฒนาและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนบนโลกของเราครอบคลุมเพียงประมาณหนึ่งในแปดของประวัติศาสตร์โลกเท่านั้น

ดังนั้น จึงแทบจะแน่นอนว่าสีของมหาสมุทรค่อยๆ เปลี่ยนแปลงไปในช่วงเวลานี้ และมีแนวโน้มที่จะผันผวน นี่อาจเป็นเหตุผลว่าทำไมสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินจึงวิวัฒนาการเป็นรงควัตถุสังเคราะห์แสงได้สองรูปแบบ ได้แก่ คลอโรฟิลล์ ซึ่งดีต่อสภาพแวดล้อมที่มีแสงสีขาวในปัจจุบัน และ PEB ซึ่งดีต่อสภาพแวดล้อมที่มีแสงสีเขียว

ทะเลจะเปลี่ยนสีได้อีกครั้งไหม?

บทเรียนจากการศึกษานี้คือสีของมหาสมุทรเกี่ยวข้องกับเคมีของน้ำและผลกระทบของสิ่งมีชีวิต เราสามารถจินตนาการถึงสีของมหาสมุทรอื่นๆ ได้โดยไม่ต้องยืมแนวคิดจากนิยายวิทยาศาสตร์มากเกินไป

โลกอาจมีมหาสมุทรสีม่วงได้หากระดับกำมะถันสูง ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการปะทุของภูเขาไฟอย่างรุนแรงและระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศต่ำ ซึ่งจะนำไปสู่การแพร่กระจายของแบคทีเรียกำมะถันสีม่วง

มหาสมุทรอาจเปลี่ยนเป็นสีแดงได้เช่นกัน หากสภาพภูมิอากาศเขตร้อนรุนแรง เหล็กออกซิไดซ์สีแดงก่อตัวขึ้นจากการย่อยสลายของหินบนบก และถูกพัดพาลงสู่มหาสมุทรโดยลมหรือแม่น้ำ หรือหากสาหร่ายชนิดหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ "ปรากฏการณ์น้ำแดง" เจริญเติบโตและปกคลุมพื้นผิวมหาสมุทร

เมื่อดวงอาทิตย์ของเรามีอายุมากขึ้น ความสว่างของดวงอาทิตย์จะค่อยๆ สว่างขึ้น นำไปสู่การระเหยของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นและรังสียูวีที่เข้มข้น สิ่งนี้สร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรียกำมะถันสีม่วงในน้ำลึกที่ขาดออกซิเจน

ซึ่งจะส่งผลให้มีสีม่วง น้ำตาล หรือเขียวมากขึ้นในบริเวณชั้นต่างๆ ในมหาสมุทรหรือใกล้ชายฝั่ง และมีสีน้ำเงินเข้มน้อยลงเนื่องจากปริมาณแพลงก์ตอนพืชลดลง

ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ไม่มีสิ่งใดคงอยู่ถาวร ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงสีของมหาสมุทรจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature

อ่านเพิ่มเติม กลับไปที่หัวข้อ

กลับสู่หัวข้อ

อันห์ ทู

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