Možná existencia obývateľných exoplanét zamestnáva myseľ ľudstva viac ako sto rokov. Doteraz sa nám však nepodarilo nájsť ani jednu obývateľnú planétu a medzitým nové štúdie znova a znova prinášajú skutočnosti, ktoré znižujú šance ostatných planét na možnú obývateľnosť. Jedným z najdôležitejších faktorov potenciálnej obývateľnosti je prítomnosť kyslíka v atmosfére planéty vhodného na dýchanie. Ako sa však môže kyslík hromadiť v atmosfére exoplanét?
Na zodpovedanie tejto otázky stojí za to sa bližšie pozrieť na vývoj zemskej atmosféry. Podľa moderných koncepcií k zvýšeniu koncentrácie kyslíka v atmosfére planéty došlo v troch fázach, počnúc udalosťou známou ako „kyslíková katastrofa“(pred 2,4 miliardami rokov), po ktorej nasledovali podobné udalosti v neoproterozoiku (800 miliónov rokov pred) a paleozoikom (pred 400 miliónmi rokov), po ktorých atmosféra dosiahla súčasnú úroveň kyslíka 21 percent.
Takéto náhle obohatenie zemskej atmosféry kyslíkom by mohlo súvisieť napríklad s rozšírením fotosyntetických suchozemských rastlín alebo s obrovskými sopečnými erupciami. Tento scenár teda spája zvýšenie koncentrácie kyslíka s náhodnými udalosťami. Ak by sa na pevnine zrazu nevynoril určitý druh fotosyntetických rastlín alebo by nevybuchli konkrétne sopky, v atmosfére by sa kyslík možno neobjavil.
Na rozdiel od tohto pohľadu nový numerický model zostavený vedcami vedenými Lewisom J. Alcottom ukazuje, že vzhľadom na cykly uhlíka, kyslíka a fosforu na Zemi je zvýšenie koncentrácie kyslíka možné vysvetliť vnútornou dynamikou planétu a nevyžaduje „zázračné“udalosti.
Štúdium cyklu fosforu napríklad pomohlo tímu určiť jeho vzťah k kyslíku v atmosfére. Fosfor hrá v živote oceánskych rias dôležitú úlohu. Množstvo fosforu v oceáne dnes určuje množstvo kyslíka v atmosfére - a rovnaká situácia sa podľa autorov práce odohrala už skôr v histórii Zeme.
Rastliny v oceáne vyžadujú na fotosyntézu fosfor, ale vysoké hladiny fosfátov v dôsledku eutrofizačného procesu zvyšujú spotrebu kyslíka vo veľkých hĺbkach. Keď fotosyntetické organizmy odumrú, rozložia sa a spotrebujú aj kyslík z vody. Keď hladina kyslíka klesne, z materiálu uloženého na dne sa uvoľní ďalší fosfor. V dôsledku tejto slučky spätnej väzby kyslík rýchlo zmizne. To znamená, že hladina kyslíka mohla v zemskej atmosfére rýchlo klesnúť, ale v skutočnosti klesala pomaly v dôsledku iného procesu spojeného so zemským plášťom.
V celej histórii Zeme prebieha sopečná aktivita, ktorá sa v dôsledku ochladzovania plášťa postupne znižuje a podľa počítačového modelu Olcotta a jeho kolegov práve tento faktor mohol určiť postupnú akumuláciu kyslíka v zemská atmosféra.
Výskum je publikovaný v časopise Science.