Elu kütus

Sa hingad hapnikku päevas sisse 2000 liitrit. See on aine, mida leidub kõikjal universumis. See, kuidas meile nii ülioluline hapnik jõudis Maa atmosfääri ja muutis planeedi elukõlblikuks, on olnud teaduse üks suurimaid mõistatusi ja on seda praegugi.

FOTO: Shutterstock  

Üsna hästi on teada see, kuidas vesi Maale jõudis. Samuti on selge, kuidas ja miks maakoor liigub ning muutub, tekitades kõrgeid mägesid ja sügavaid orge. Kuidas hapnik meie planeedi atmosfääri sai ja elu arengule siin hoo sisse andis – see on olnud teadlastele aasta­kümneid suur mõistatus.

Miks kulus lausa 1,2 miljardit aastat sellest ajast, mil esimesed fotosünteesivad bakterid hakkasid maakera ookeanides hapnikku tootma, selle hetkeni, mil seda gaasi oli võimalik vabalt õhust hingata? Kui hapnik oli lõpuks atmosfääri vabanenud, miks tappis see siis suurema osa elust meie planeedil ning heitis Maa 300 miljoni aasta pikkusesse kliimakriisi?

Nüüd, 2022. aasta alguses, võime öelda, et teadlased on hapniku saladuse lõpuks lahendanud, leides vastused sügavalt maapinna alt.

Imeline Teadus
Imeline Teadus on Skandinaavia suurim populaarteaduslik ajakiri
Ajakiri ilmub ühe korra kuus, iga kuu alguses.

Hapnik on universumi üks levinumaid keemilisi elemente, kolmas vesiniku ja heeliumi järel. Hapniku aatomnumber on 8. See tähendab, et hapniku aatomituumas on kaheksa prootonit ja tuuma ümber tiirleb kaheksa elektroni. Kui kaks hapniku aatomit ühinevad, moodustub dihapnik O2, mida ka lihtsalt hapnikuks nimetatakse ja mis on selle levinud vorm.

3,6 miljardit aastat tagasi oli meie planee­di atmosfäär lämmatavalt mürgine. Hapnikku küll leidus, aga see oli seotud süsinikuga, moodustades süsihappegaasi ehk CO2. See moodustas üheskoos metaani, vesiniku, lämmastiku ja argooniga atmosfääri. Karmides tingimustes tekkis elu esmalt ookeanis sinivetikate kujul. Nood moodustasid suuri kogumeid, mille kivistisi kutsutakse stromatoliitideks. Vetikad panid enda „leiutatud“ fotosünteesiga ookeanides aluse hapniku tootmisele.

Vaevalt olid sinivetikad jõudnud hakata hapnikku tootma, kui see juba veest kadus. Peaaegu samal hetkel, kui hapnik sini­vetikate ainevahetuse tulemusel vabanes, seondus see vees leiduvate rauaühenditega ja langes raudoksiidide kujul merepõhja. Ahne raud on aga ainult osa selgitusest, miks kulus 1,2 miljardit aastat alates ajast, mil sini­vetikad fotosünteesiga alustasid, selleni, kui hapnik jõudis Maa atmosfääri.

2019. aastal tõestas Arizona ülikooli keemik Chadlin M. Ostrander, et kuigi hapnik jõudis atmosfääri alles 2,4 miljardit aastat tagasi, sisaldasid Maa ookeanide madalaveelised osad vaba hapnikku juba 2,5 miljardit aastat tagasi ja võib-olla varemgi.

Vaba hapnik ookeanides pidanuks muutma atmosfääri hapnikurikkamaks, sest kui gaas lahustub vedelikus, toimub see proportsionaalselt gaasi rõhuga veepinna kohal. Seega tähendab vaba hapniku leidumine merevees ka vaba hapnikku õhus, kui just gaasi pärast selle atmosfääri vabanemist keemilistes reaktsioonides kohe ära ei kasutatud.

Õhust on esimesed gaasilise hapniku jäljed teada alles 2,4 miljardi aasta tagusest ajast, mis on 100 miljonit aastat hiljem, kui see leiti madalast mereveest. See tundus ebaloogiline ja teadlastel oli taas põhjust kukalt kratsida.

Loe hapniku ajaloost planeedil Maa lähemalt jaanuari Imelisest Teadusest!

Jaga lugu:
Klienditeenindus
KlienditeenindusVana-Lõuna 39/1, 19094 TallinnTel: 667 0099 (tööpäeviti 9–17)
Rain Väät
Rain VäätVastutav väljaandjaTel: 667 0044
Madis Aesma
Madis AesmaToimetajaTel:
Kairi Kalmann
Kairi KalmannDisainerTel:
Piret Pihlak
Piret PihlakKeeletoimetajaTel:
Sirle Kübar
Sirle KübarReklaamimüügi projektijuhtTel: 56845555