Kronika Vesmíru (15) – Banded Iron Formations a raná mineralogická diverzifikace

Po vzniku kontinentů, oceánů a prvních mikroskopických forem života končí archejský eon. Poprvé v historii planety začíná život výrazně ovlivňovat geologii – a geologie na oplátku ovlivňuje život.

Tohle je éra Banded Iron Formations (BIF), pruhovaných železných formací.

Pruhy hematitu a křemene

BIF jsou vrstevnaté horniny z pravidelně se střídajících vrstev červenohnědého oxidu železa (hematit a magnetit) a světlého křemene (chertu).

Pruhy můžou být jen několik milimetrů silné, celé formace dosahují stovek metrů tloušťky. Největší ložiska najdeme v Austrálii, Jižní Africe, Brazílii a Kanadě. Jsou to největší zásoby železa na Zemi. Dodnes těžíme železo právě z těchto prastarých hornin.

Fe²⁺ v anoxickém oceánu

Před 3,8 až 2,4 miliardami let byly oceány prakticky bez kyslíku (anoxické), ale bohaté na rozpuštěné železo (Fe²⁺). Vyplavovalo se z hydrotermálních průduchů a vulkánů.

Roli tu sehrály cyanobakterie – organismy schopné oxygenní fotosyntézy, které jako odpad produkovaly kyslík. V tomhle dílu jde o geologický důkaz (pruhované vrstvy v horninách). Samotný mechanismus fotosyntézy je v dílu 18, globální dopad na atmosféru v dílu 19.

Když se ten kyslík dostal do vody bohaté na železo, železo se oxidovalo (Fe²⁺ -> Fe³⁺). Oxidované železo bylo nerozpustné a vysráželo se na mořské dno. Tím vznikaly pravidelné pruhy. Periodické střídání vrstev souviselo se sezónními změnami aktivity cyanobakterií nebo s kolísáním chemických podmínek v oceánech.

Hazenova 5. fáze mineralogické evoluce

Robert Hazen (koukněte taky na náš článek o jeho skvělé knize Story of Earth) tyhle pruhované železné formace označuje jako 5. fázi ve vývoji minerálů na Zemi. Železo, které bylo dřív rozpuštěné v oceánech, se začalo masivně ukládat jako nové minerály. Tím vzrostla mineralogická rozmanitost planety. Oceány se zbavily přebytečného železa. Vznikly obrovské zásoby železa, které dodnes využíváme.

Kyslík jako jed – zatím lokálně

Tohle období je první velký konflikt mezi životem a geologií. Kyslík produkovaný cyanobakteriemi byl pro většinu tehdejších anaerobních organismů jed. První lokální ekologické krize v oceánech. Globální masové vymírání anaerobů a přechod atmosféry probereme až v dílu 19 (Velká oxidační událost).

Zároveň kyslík umožnil vznik nových typů metabolizmu a připravil půdu pro budoucí komplexnější život. Začala se formovat oxidační atmosféra – i když velký nárůst kyslíku přijde až později.

Život poprvé výrazně přetvořil chemii planety. Země přestávala být jen geologickou planetou. Stávala se biogeochemickou planetou, kde život a horniny začaly spolu intenzivně interagovat.

V dalším díle se vrátíme k nejtěžší otázce vědy – jak přesně vznikl první živý organismus. Až potom fotosyntéza a Velká oxidační událost, které BIFy předznamenaly.