Posljedice katastrofe: nestanak ili postanak života na Zemlji?

Kako izgleda pad velikog meteorita (bolida, impaktora) na Zemlju svi znamo – jer o tome se mnogo pisalo. Kad kažem da se o tome mnogo pisalo mislim prije svega na bolid Chicxulub (meteoriti dobivaju ime prema mjestu pada) koji je udario u naš planet na mjestu današnjeg Meksičkog zaljeva i Yucatana prije 65,5 milijuna godina. Udar tog nebeskog tijela, čija se veličina procjenjuje na 10 km, uništio je 60 do 80 % životinjskih vrsta na Zemlji, a 40 % rodova potpuno je nestalo – od njih nije preživjela nijedna jedina vrsta. Najpoznatija posljedica udara bilo je masovno izumiranje dinosaura, događaj koji prije otkrića velikog kratera u Srednjoj Americi znanstvenici nisu znali objasniti. Sada je sve sjelo na svoje mjesto, znamo zašto su izumrli dinosauri i kojim je prijelomnim događajem završila kreda, posljednje razdoblje mezozoika. Počela je nova geološka era, kenozoik, koju su obilježili sisavci i cvjetnice.

Unatoč svemu tome, život u mezozoiku nije se bitno razlikovao od života u kenozoiku. Postojali su kralježnjaci, pa i toplokrvne životinje – sisavci, ako već i venama dinosaura nije tekla topla krv. Sve je to bilo sasvim drugačije od života na Zemlji tek nekoliko stotina milijuna godina nakon njegova postanka. Još nije bilo višestaničnih organizama – oni će se pojaviti tek u kambriju, prvom razdoblju paleozoika, geološkoj eri koja počinje prije nekih 600 milijuna godina. O životu na kopnu još nije bilo ni govora: biljke će osvojiti kopno tek u siluru, a prve prave kopnene životinje, gmazovi pojavit će se tek u karbonu.

Štoviše, u zraku još nije bilo kisika, a život se svodio na bakterije i arheje, dakle jednostanične organizame bez stanične jezgre, prokariote. I upravo je tada, prije 3,26 milijardi godina (u geološkoj eri koje se zove arhaik) u Zemlju udarilo 50 do 100 puta veće nebesko tijelo od onoga koje ju je pogodilo u području današnjeg Meksičkog zaljeva. Njegova se veličina procjenjuje na 37 do 58 kilometara, a sastav? I to se zna. Riječ je o hondritu, nebeskom tijelu nastalom primarnom akrecijom svemirske prašine. To znači da još nije došlo do njegova taljenja uslijed kojeg se odvajaju metali (željezo i nikal) od silikata.

O svemu tome piše u znanstvenom radu američkih i švicarskih znanstvenika „Effect of a giant meteorite impact on Paleoarchean surface environments and life“, objavljenom u časopisu Proceedings of the National Academy of Science. Oni su istraživali nalazište u Južnoj Africi. Tamo se nije nalazio krater, poput onog na Yucatanu, nego dovoljno stare stijene da očuvaju tragove prelaska tsunamija koji je, nema sumnje, obišao cijelu zemaljsku kuglu.

Posljedice katastrofe zapisane su u zrncima kremena koja grade sedimentu stijenu zvanu čert (chert) ili rožnjak. Ona mogu biti praktički čisti SiO₂ (bijeli čert), sadržavati organski ugljik (crni čert) ili pak minerale željeza (slojeviti čert). Od željeznih minerala prevladava siderit (FeCO₃), mineral koji nastaje sudjelovanjem živih bića. Da je tome tako pokazuje analiza zrnaca: minerali željeza nastali su oko ugljične jezgre.

Da se nešto katastrofalno dogodilo pokazuje prije svega porast ukupnog organskog ugljika (total organic carbon, TOC) u sloju S2 koji odgovara vremenu udara titanskog meteorita. Još je porastao udio fosfora i željeza, ovog posljednjeg i šest puta. Dok se prva pojava može objasniti masovnim umiranjem na mjestu nalaza, drugu pojavu, porast razine fosfora i željeza, teže je objasniti. Odakle oni?

Nalaz fosfornih spojeva ukazuje da je meteorit S2 bio ugljični hondrit, jer upravo takvi metoriti sadrže fosfor (i do 0,1 %), poglavito u obliku minerala šrajberzita, (Fe,Ni)₃P. Iz meteorita bi se stoga moglo osloboditi 363 milijarde tona fosfora (poglavito u obliku fosfata) – dovoljno da se njime obogate sve vode na Zemlji.

Što se zapravo dogodilo? Od udara je, kao što rekoh, nastao tsunami koji je pomiješao sve vode na Zemlji, obogaćujući ih fosforom i željezom. Ono je došlo s meteoritom, iz njegova rasplinuta tijela i rasplinutih stijena na mjestu njegova udara, ali i iz oceanskih dubina. To je važno reći jer je željezo bilo ključ života. U to doba fotosintetske (modrozelene) bakterije nisu uzimale elektrone iz vode stvarajući kisik (2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e^–), kao što to danas čine biljke, nego su ih uzimale od dvovalentnog željeza (Fe²⁺), prevodeći ga u trovalentno stanje (Fe³⁺). Zbog svega toga život na Zemlji se ne samo oporavio nego je i dobio novi zamah. Baš kao što je dobio novi zamah nakon nestanka dionosaura prije 65,5 milijuna godina.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, od 2017. u mirovini. Autor je oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske i bioanogranske kemije te povijesti i filozofije znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te za mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima je i „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.