Dünyanın yaklaşık dörtte üçü okyanuslarla kaplıdır. Bu yüzden uzaydan bakıldığında gezegenimiz soluk mavi bir nokta gibi görünür. Ancak Japon araştırmacılar, Dünya'nın okyanuslarının bir zamanlar yeşil göründüğüne dair güçlü bir tez ortaya koydu. Nature dergisinde yayımlanan bu çalışma, okyanusların geçmişte neden farklı renkte olabileceğinin, kimyasal yapıları ve fotosentezin evrimiyle ilgili olduğunu gösteriyor.
Gezegenin tarihini kaydeden “bantlı demir oluşumları” adlı kayaç türlerinin önemine vurgu yapmak gerekiyor. Bu bantlı demir oluşumları, yaklaşık 3.8 ila 1.8 milyar yıl önceki Arkeen ve Paleoproterozoik dönemlerinde çökelmiştir. O dönemde yaşam yalnızca okyanuslardaki tek hücreli organizmalarla sınırlıydı. Kıtalar ise gri, kahverengi ve siyah kayalardan ve tortulardan oluşan çorak bir manzaraydı.
Yağmur, kıtaların üzerindeki kayaların çözünmesini sağlayarak demiri nehirler yoluyla okyanuslara taşıyordu. Diğer bir demir kaynağı da okyanus tabanındaki volkanlardı. Bu demir, ileride önemli bir rol oynayacaktı.
FOTOSENTEZİN BAŞLANGICI VE OKSİJENİN YÜKSELİŞİ
Arkeen dönemi, Dünya atmosferinin ve okyanuslarının gaz halinde oksijenden yoksun olduğu bir dönemdi. Ancak aynı zamanda, enerjisini güneş ışığından elde eden ilk organizmalar da bu dönemde evrimleşti. Bu organizmalar “anaerobik fotosentez” yapıyordu, yani oksijen olmadan fotosentez yapabiliyorlardı.
Anaerobik fotosentezin yan ürünü oksijen gazıydı. Bu oksijen, deniz suyundaki demire bağlanarak bir süreliğine atmosferde birikmesini engelledi. Ne zaman ki okyanustaki demir tüm oksijeni bağlayamaz hale geldi, o zaman atmosferde serbest oksijen gazı görülmeye başlandı.
Sonuç olarak, erken fotosentez süreci “büyük oksidasyon olayı”na yol açtı. Bu, Dünya üzerinde karmaşık yaşamın mümkün olmasını sağlayan büyük bir ekolojik dönüm noktasıydı. Dünya'nın büyük oranda oksijensiz bir ortamdan, okyanus ve atmosferde yüksek oksijen seviyelerinin görüldüğü bir yapıya geçişini işaret eder.
Bantlı demir oluşumlarındaki farklı renk bantları, bu geçişi kaydeder: Oksijensiz ortamda çökelmiş demir ile oksitlenmiş (kırmızı) demir katmanlarının dönüşümlü bir şekilde yer aldığı görülür.
YEŞİL OKYANUSLAR TEZİ
Japon araştırmacıların Arkeen döneminde yeşil okyanuslar olduğuna dair savı, Iwo Jima adlı Japon volkanik adasının çevresindeki sularda gözlemlenen yeşilimsi tonla başlıyor. Bu renk, oksitlenmiş demirin (Fe III) varlığına bağlanıyor. Mavi-yeşil algler, bu yeşil sularda fazlasıyla gelişiyor.
Her ne kadar isimleri "alg" olsa da mavi-yeşil algler aslında bakteridir. Arkeen döneminde, günümüzdeki mavi-yeşil alglerin ataları, ferrous (indirgenmiş) demiri su yerine elektron kaynağı olarak kullanan bakterilerle birlikte evrimleşti. Bu da o dönemde okyanuslarda yüksek demir seviyesi olduğuna işaret ediyor.
Fotosentetik organizmalar, güneş enerjisini kullanarak karbondioksiti şekere dönüştüren pigmentlere (çoğunlukla klorofil) sahiptir. Klorofil bitkilere yeşil rengini verir. Mavi-yeşil algler ise yalnızca klorofil değil, aynı zamanda “fikoeritrobilin” (PEB) adı verilen ikinci bir pigment taşır.
Araştırmacılar, genetiği değiştirilmiş ve PEB taşıyan modern mavi-yeşil alglerin yeşil sularda daha iyi büyüdüğünü tespit etti. Klorofil, bizim görebildiğimiz ışık spektrumlarında fotosentez için harikadır. Ancak PEB pigmenti, özellikle yeşil ışık koşullarında daha verimli görünmektedir.
Fotosentezin yükselişiyle birlikte, okyanuslardaki indirgenmiş demir zamanla oksitlenmiş demire dönüştü. Bilim insanlarının bilgisayar simülasyonlarına göre, erken fotosentezin saldığı oksijen, okyanus yüzeyinde yeşil bir görünüm oluşturacak kadar oksitlenmiş demir parçacığı üretebiliyordu.
Tüm demir oksitlendikten sonra, serbest oksijen (O₂) okyanuslarda ve atmosferde birikmeye başladı. Bu çalışmanın önemli bir sonucu da şudur: Uzaydan soluk yeşil bir nokta gibi görünen dünyalar, erken dönem fotosentetik yaşama sahip olma potansiyeli taşıyan gezegenler olabilir.
OKYANUSLAR YİNE RENK DEĞİŞTİREBİLİR Mİ?
Japon araştırmasının verdiği ders şu: Okyanusların rengi, su kimyası ve yaşamın etkileriyle yakından ilişkilidir. Bilim kurguya başvurmadan bile farklı okyanus renklerini hayal etmek mümkündür.
Eğer sülfür seviyeleri yüksek olursa (örneğin yoğun volkanik aktivite ve düşük oksijen varlığında), mor okyanuslar mümkün olabilir. Bu koşullarda mor sülfür bakterileri baskın hale gelebilir.
Kırmızı okyanuslar da teorik olarak mümkündür. Özellikle yoğun tropikal iklimlerde, karasal kayaların ayrışmasıyla oluşan kırmızı demir oksit, rüzgarlar ve nehirlerle okyanuslara taşınabilir. Ya da “kırmızı gelgit” adı verilen olaylara neden olan bir tür alg, yüzeyde baskın hale gelebilir.
Bu kırmızı algler, genellikle nitrojen gibi gübrelerin yoğunlaştığı yerlerde çoğalır. Modern okyanuslarda bu, genellikle kanalizasyonlara yakın kıyı bölgelerinde görülür.
Güneş yaşlandıkça, daha parlak hale gelerek yüzeyde buharlaşmayı ve yoğun UV ışığı yayılımını artıracaktır. Bu durum, oksijensiz derin sularda yaşayan mor sülfür bakterilerinin lehine olabilir. Böylece sahil bölgeleri veya katmanlı su kütlelerinde mor, kahverengi veya yeşil tonlar hâkim olurken, fitoplanktonların azalmasıyla birlikte okyanuslardaki derin mavi tonlar kaybolabilir.