اکسیژن موجود در زمین اولیه ممکن است از کوارتزی باشد که در اثر زلزله پودر شده بود

زمین‌لرزه‌ها و سایر فرآیندهای زمین‌شناسی ممکن است واکنش‌های تولید اکسیژن را فعال کرده باشند که تکامل برخی از اولین موجودات روی زمین را شکل دادند.

اکسیژن امروزه حدود یک پنجم جو زمین را تشکیل می دهد و بیشتر آن توسط گیاهان و میکروب ها تولید می شود. اینطوری شروع نشد اکسیژن بسیار کمی در اتمسفر وجود داشت تا اینکه سطوح در طی رویداد اکسیداسیون بزرگ بین 2.4 تا 2.3 میلیارد سال پیش به لطف انتشار سریع میکروب هایی که از طریق فتوسنتز اکسیژن آزاد می کنند، افزایش یافت.

با این حال، حضور گسترده آنزیم های آنتی اکسیدان در سراسر درخت زندگی نشان می دهد که یک جد مشترک موجود قبل از رویداد بزرگ اکسیداسیون در معرض مقدار مشخصی اکسیژن قرار گرفته است.

مارک تیمنس از دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو و همکارانش سنگ کوارتز را خرد کردند و آن را تحت شرایط شیمیایی مشابه زمین قبل از سطوح بالای اکسیژن در معرض آب قرار دادند. محققان از کوارتز استفاده کردند زیرا ساده ترین و رایج ترین کانی سیلیکات است.

آنها دریافتند که کریستال های شکسته روی سطح کوارتز می توانند با آب واکنش داده و اکسیژن مولکولی و دیگر گونه های اکسیژن فعال مانند پراکسید هیدروژن را تشکیل دهند. تیموتی لیون از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، که در این کار نقشی نداشت، می‌گوید این مولکول‌ها، که به عنوان رادیکال‌های آزاد نیز شناخته می‌شوند، برای توسعه اولیه بسیار مهم هستند زیرا می‌توانند به DNA و سایر اجزای سلول‌ها آسیب برسانند.

او می‌گوید: «زندگی توانست توانایی‌های آنزیمی را برای مقابله با اثرات مضر این گونه‌ها در همان اوایل تکامل دهد.

در طبیعت، کوارتز و سایر مواد معدنی سیلیکات می توانند به طور مشابه در اثر زلزله، فرسایش یا یخ متحرک فرسایش پیدا کنند. سپس آنها می توانند با آب تعامل کنند و مولکول های اکسیژن مشابهی را تولید کنند. محققان تخمین زدند که فرآیندهای لرزه ای به تنهایی می توانند 100 میلیارد برابر بیشتر از واکنش های اتمسفر پراکسید هیدروژن تولید کنند که منبع بالقوه دیگری از اکسیژن غیر زنده است.

لیون می‌گوید سازگاری با این منبع لرزه‌ای اکسیژن ممکن است به برخی ارگانیسم‌ها کمک کند تا از تغییر شگرف در شیمی زمین که صدها میلیون سال بعد با رویداد بزرگ اکسیداسیون همراه بود، زنده بمانند.

محققان اضافه می‌کنند که فرآیندهای زمین‌شناسی مشابه در سیارات دیگر، مانند طوفان‌های شن در مریخ یا نوسانات جزر و مدی در قمر زحل، انسلادوس، همچنین می‌توانند اکسیژن تولید کنند که می‌تواند عامل مهمی برای تشخیص حیات در آن دنیاها باشد.