Největší katastrofa v dějinách Země

Dnes si život bez něj nedokážeme představit, když se ale poprvé objevil v naší atmosféře, vyvolal pravou a nefalšovanou katastrofu. (délka blogu 5 min.)

Za nejhorší katastrofu v dějinách naší planety nemůže ani srážka s asteroidem, ani výbuch sopky. Na vině byl dnes nepostradatelný plyn, který považujeme za podmínku k existenci života - kyslík.

První atmosféra Země

V první pozemské atmosféře, která se vytvořila těsně po jejím vzniku, bychom nepřežili ani pár minut. Skládala se hlavně z vodíku a helia. Jednotvárná ale rozhodně nebyla, spíše by se dala označit za nechutnou. O to se postaraly příměsi čpavku a metanu. Hlavními komponentami byly vodík a helium, prvky, které tvoří většinu běžné vesmírné hmoty a které logicky tvořily také většinu hmoty, ze které kdysi vznikala Sluneční soustava.

Země byla v té době velice nehostinnou a horkou planetou. Nejen že měla tekutý a žhavý povrch, horká byla také její atmosféra. To mělo zajímavé následky.

Vodík a helium, ze kterých se tehdejší atmosféra převážně skládala, jsou dva nejlehčí chemické prvky. Čím lehčí jsou molekuly plynu, tím větší střední rychlosti dosahují při nahřátí. Část molekul vodíku a helia mohla v první pozemské atmosféře díky vysoké teplotě dosahovat relativně vysokých rychlostí.  Malá, ale nezanedbatelná část horkých molekul první pozemské atmosféry měla dokonce dostatečně vysokou rychlost na to, aby mohla opustit gravitační pole Země. Planeta tak postupně ztrácela oba lehké plyny a tím i většinu své první atmosféry.

Proces dokončilo Slunce, které se tou dobou přeměnilo z protohvězdy na mladou a velice aktivní hvězdu, produkující silný sluneční vítr. Ten nekompromisně odvál veškerou zbylou prvotní atmosféru Země. V některých publikacích se dokonce tato původní atmosféra ani nezmiňuje, vytratila se tak rychle, že se za "první" označuje až v pořadí druhá atmosféra.

Druhá první atmosféra Země

Poté, co se zemský povrch začal ochlazovat, ztvrdl a vytvořil víceméně pevnou kůru. Zároveň se z nitra planety stále ještě uvolňovaly plyny, které byly dosud součástí hmoty, z níž se naše Země vytvořila.

Atmosféra, která se teď na Zemi objevila, obsahovala 80 % vodní páry, 10 % CO2, 6 % H2S a jiných plynů. Ani v ní pořád ještě nebyl téměř žádný kyslík.

Na první pohled je jasné, že tato první (nebo už druhá) atmosféra obsahovala hlavně skleníkové plyny. Ty nedovolovaly dodatečné ochlazení povrchu planety. Podobně na tom byla i Venuše, sousední planeta, která se nachází o něco blíže Slunci než Země. Naše vlastní planeta měla v této fázi svého vývoje ale více štěstí. Stalo se totiž něco, co zabránilo Zemi, aby se stala rozžhavenou a nehostinnou pouští, podobně jako se to stalo u Venuše. Země se šťastnou náhodou srazila s planetkou, kterou měli vědci mnohem později pojmenovat Theia.

Náraz Theiy se postaral o vznik Měsíce, zbavil ale také Zemi atmosféry, která se do té doby uvolnila z jejího nitra. Následovalo ještě velké množství srážek s různými vesmírnými hosty. S každou srážkou,

která Zemi zbavila také malé části skleníkových plynů, se zvyšovala pravděpodobnost, že jednou teplota na naší planetě poklesne natolik, aby na jejím povrchu mohla existovat tekutá voda.

Průtrž mračen, která Zemi čekala, se nedá srovnávat s žádným dnešním klimatickým jevem. Extrémní srážky trvaly mnoho desítek tisíc, možná dokonce stovky tisíc let. Výsledkem byl rozsáhlý oceán, který později zabydlely první mikroorganismy.

Atmosféra naší planety se opět začala pomalu měnit. Tato změna je patrná dodnes. Z nitra Země uvolněné atmosférické plyny, ochuzené o vodu (jejíž většina zkondenzovala na povrchu planety), byly rozkládány silným UV zářením. Výsledkem bylo navyšování koncentrace atmosférického CO2 a dusíku.

Dusík je málo aktivní plyn, jen nerad se účastní chemických reakcí. Zatímco se CO2 rozpouštěl ve vodě a reagoval s horninou, dusík díky své poměrně vysoké netečnosti zůstával v atmosféře. Před několika miliardami let se atmosféra skládala dokonce z téměř čistého dusíku a z velké části se skládá z dusíku i dnes.

V oceánech se mezitím zabydlely bakterie, které začaly využívat sluneční světlo k získávání energie. Tzv. fotosyntéza probíhala zpočátku bez účasti kyslíku. Idylická situace ale trvala jen do té doby, než některé z bakterií objevily nový druh fotosyntézy. Její odpadní látkou byl kyslík. Právě tyto bakterie pak odstartovaly nejhorší a nejrozsáhlejší katastrofu v dějinách života. Vymřel při mí téměř všechen tehdejší život na naší planetě.

Velká kyslíková katastrofa

Přitom situace zpočátku nevypadala vůbec dramaticky. Všechny tehdejší organismy žily ve vodě. Ta je chránila před ultrafialovým zářením Slunce, které se tehdy ještě mohlo volně dostávat až na zemský povrch (chyběla ochranná ozónová vrstva). Stejně tak je ale zpočátku chránila i před kyslíkem.

Kyslík se ochotně rozpouští ve vodě - podobně jako například CO2. Objemný oceán byl schopen pohltit obrovské množství kyslíku. Vyšší koncentrace se mohla objevit jen v místech se silným výskytem mikroorganismů.  

Kyslík je na rozdíl od dusíku silně aktivní chemický prvek. Čile reagoval jak s kovy, tak s tehdejší horninou a okysličoval všechno, s čím přišel do styku. Je ovšem logické, že tento stav nemohl trvat donekonečna. Jednoho dne se zásoby sloučenin, se kterými mohl kyslík v oceánech reagovat, musely nutně vyčerpat. Kyslík se ve vodě dál koncentroval a začal poškozovat všechny původní organismy, které nebyly na tento aktivní a pro ně jedovatý plyn ničím připravené. Kyslík, který považujeme za podmínku pro existenci dnešní biosféry, pak způsobil největší vymírání živých organismů v historii naší planety.

Na Zemi vymřel téměř všechen život. Dřívější kolonie anaerobních (starších typů) bakterií nahradily bakterie, provozující fotosyntézu a zároveň obsahující určitou chemickou sloučeninu, která je chránila před vlivem agresivních kyslíkových radikálů.

Kyslíkový „odpad“, který se dostal do atmosféry, vyvolal ale i pozitivní změny. Atmosféra, do které se teď uvolňovalo relativně velké množství kyslíku, začala ve své horní části tvořit ozónovou vrstvu. Od jejího vzniku je povrch naší planety relativně dobře chráněn proti UV záření, které ho do té doby víceméně sterilizovalo. Živé organismy tohoto ochranného filtru využily a začaly osídlovat nejen moře, ale také pevniny.

To, co původně vypadalo jako obrovská katastrofa, se ukázalo být obrovským štěstím. Nepatrné, modrozelené sinice, které začaly s výrobou kyslíku, vlastně umožnily všechen dnešní život na pevninách – i když kvůli němu musely zemřít téměř všechny tehdy existující živé organismy. 

Zdroje: astronomie.de, spektrum.de, obrázky: Wikipedia.de a pixabay.com