science
Une nouvelle hypothèse pour les scientifiques du MIT sur l’un des plus grands mystères de la science
Des microbes et des minéraux pourraient avoir libéré l’oxygène de la Terre
Les scientifiques proposent un nouveau mécanisme par lequel l’oxygène peut se former pour la première fois dans l’atmosphère.
Au cours des 2 premiers milliards d’années de l’histoire de la Terre, il n’y avait pratiquement pas d’oxygène dans l’air. Alors que certains microbes effectuaient la photosynthèse vers la fin de cette période, l’oxygène ne s’était pas encore accumulé à des niveaux qui affecteraient la biosphère mondiale.
Mais il y a environ 2,3 milliards d’années, cet équilibre stable et pauvre en oxygène s’est déplacé et l’oxygène a commencé à s’accumuler dans l’atmosphère, atteignant finalement les niveaux vitaux que nous respirons aujourd’hui. Cette fuite rapide est connue sous le nom de Great Oxygenation Event, ou GOE. Ce qui a déclenché l’événement et sorti la planète de votre funk à faible teneur en oxygène est l’un des plus grands mystères de la science.
Une nouvelle hypothèse, proposée par[{ » attribute= » »>MIT scientists, suggests that oxygen finally started accumulating in the atmosphere thanks to interactions between certain marine microbes and minerals in ocean sediments. These interactions helped prevent oxygen from being consumed, setting off a self-amplifying process where more and more oxygen was made available to accumulate in the atmosphere.
The scientists have laid out their hypothesis using mathematical and evolutionary analyses, showing that there were indeed microbes that existed before the GOE and evolved the ability to interact with sediment in the way that the researchers have proposed.
Their study, appearing today in Nature Communications, is the first to connect the co-evolution of microbes and minerals to Earth’s oxygenation.
“Probably the most important biogeochemical change in the history of the planet was oxygenation of the atmosphere,” says study author Daniel Rothman, professor of geophysics in MIT’s Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences (EAPS). “We show how the interactions of microbes, minerals, and the geochemical environment acted in concert to increase oxygen in the atmosphere.”
The study’s co-authors include lead author Haitao Shang, a former MIT graduate student, and Gregory Fournier, associate professor of geobiology in EAPS.
A step up
Today’s oxygen levels in the atmosphere are a stable balance between processes that produce oxygen and those that consume it. Prior to the GOE, the atmosphere maintained a different kind of equilibrium, with producers and consumers of oxygen in balance, but in a way that didn’t leave much extra oxygen for the atmosphere.
What could have pushed the planet out of one stable, oxygen-deficient state to another stable, oxygen-rich state?
“If you look at Earth’s history, it appears there were two jumps, where you went from a steady state of low oxygen to a steady state of much higher oxygen, once in the Paleoproterozoic, once in the Neoproterozoic,” Fournier notes. “These jumps couldn’t have been because of a gradual increase in excess oxygen. There had to have been some feedback loop that caused this step-change in stability.”
He and his colleagues wondered whether such a positive feedback loop could have come from a process in the ocean that made some organic carbon unavailable to its consumers. Organic carbon is mainly consumed through oxidation, usually accompanied by the consumption of oxygen — a process by which microbes in the ocean use oxygen to break down organic matter, such as detritus that has settled in sediment. The team wondered: Could there have been some process by which the presence of oxygen stimulated its further accumulation?
Shang and Rothman worked out a mathematical model that made the following prediction: If microbes possessed the ability to only partially oxidize organic matter, the partially-oxidized matter, or “POOM,” would effectively become “sticky,” and chemically bind to minerals in sediment in a way that would protect the material from further oxidation. The oxygen that would otherwise have been consumed to fully degrade the material would instead be free to build up in the atmosphere. This process, they found, could serve as a positive feedback, providing a natural pump to push the atmosphere into a new, high-oxygen equilibrium.
“That led us to ask, is there a microbial metabolism out there that produced POOM?” Fourier says.
In the genes
To answer this, the team searched through the scientific literature and identified a group of microbes that partially oxidizes organic matter in the deep ocean today. These microbes belong to the bacterial group SAR202, and their partial oxidation is carried out through an enzyme, Baeyer-Villiger monooxygenase, or BVMO.
The team carried out a phylogenetic analysis to see how far back the microbe, and the gene for the enzyme, could be traced. They found that the bacteria did indeed have ancestors dating back before the GOE, and that the gene for the enzyme could be traced across various microbial species, as far back as pre-GOE times.
What’s more, they found that the gene’s diversification, or the number of species that acquired the gene, increased significantly during times when the atmosphere experienced spikes in oxygenation, including once during the GOE’s Paleoproterozoic, and again in the Neoproterozoic.
“We found some temporal correlations between diversification of POOM-producing genes, and the oxygen levels in the atmosphere,” Shang says. “That supports our overall theory.”
To confirm this hypothesis will require far more follow-up, from experiments in the lab to surveys in the field, and everything in between. With their new study, the team has introduced a new suspect in the age-old case of what oxygenated Earth’s atmosphere.
“Proposing a novel method, and showing evidence for its plausibility, is the first but important step,” Fournier says. “We’ve identified this as a theory worthy of study.”
Reference: “Oxidative metabolisms catalyzed Earth’s oxygenation” by Haitao Shang, Daniel H. Rothman and Gregory P. Fournier, 14 March 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-28996-0
This work was supported in part by the mTerra Catalyst Fund and the National Science Foundation.
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Qui sera le premier à piloter le vaisseau spatial Boeing Starliner le mois prochain ?
Boeing devrait lancer sa capsule Starliner dans l'espace le mois prochain, et elle sera pilotée par deux astronautes qualifiés de la National Aeronautics and Space Administration (NASA). NBC mentionné.
Les astronautes de la NASA Barry « Butch » Wilmore et Sunita Williams seront les premiers dans l'espace à bord du premier vol d'essai en équipage de Boeing vers la Station spatiale internationale (ISS) le 6 mai.
Ils sont arrivés jeudi au Kennedy Space Center de l'agence en Floride et y resteront jusqu'au lancement.
« C'est là que le caoutchouc rencontre la route, là où nous quittons cette planète, et c'est plutôt cool », a déclaré Williams lors d'une conférence de presse après son arrivée.
Des astronautes vétérans et d’anciens pilotes d’essai de l’US Navy ont été sélectionnés par la NASA en 2022.
Wilmore, originaire du Tennessee et commandant de mission, a effectué deux vols spatiaux précédents, passant 178 jours dans l'espace.
Il a piloté la navette spatiale Atlantis jusqu'à la station spatiale en 2009 et s'est lancé en orbite à bord d'un vaisseau spatial russe Soyouz en 2014 en tant que membre de l'équipage de l'Expédition 41.
Williams, originaire du Massachusetts, est le pilote de mission qui a déjà effectué deux séjours à bord de la Station spatiale internationale, totalisant 322 jours dans l'espace.
Elle s’est d’abord envolée vers la Station spatiale internationale à bord de la navette spatiale Discovery et y est restée environ six mois.
En 2012, Williams est retourné dans l’espace à bord d’un vaisseau spatial Soyouz de fabrication russe, où il est resté environ quatre mois.
Les astronautes vont désormais passer la semaine prochaine à travailler sur des exercices de préparation et d'entraînement de dernière minute, selon la NASA.
Si l’équipage parvient à la Station spatiale internationale, il y passera environ une semaine avant de retourner sur Terre.
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Le brouillard rencontre les montagnes des Salomon
Prise par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale oblique – oblique Une photo des monts Salomon, au centre du Pakistan. Cette amplitude est due à la lente collision des plaques tectoniques indienne et eurasienne qui a commencé il y a environ 60 millions d'années. Les sommets s'élèvent à plus de 3 000 mètres (10 000 pieds) au-dessus du niveau de la mer dans la partie nord de la chaîne de montagnes, comme le montre cette image.
Les monts Salomon forment une barrière naturelle entre les plateaux à l'ouest et la vallée de l'Indus à l'est. Les vents soufflant de l'océan Indien et de la plaine inondable de l'Indus transportent l'humidité et les particules vers l'intérieur des terres, provoquant des inondations. Un mélange de brume, de brume et de nuages Se former du côté sous le vent de la chaîne de montagnes.
Les nuages et le brouillard ne peuvent pas traverser les terrains montagneux de haute altitude. Flux forcé du terrain Au lieu de cela, des conduits d'air autour de la cuisinière. Cependant, un petit courant de vapeur peut être vu passer à travers des brèches dans la barrière près de la ville de Dana Sar, où il traverse une vallée de montagne.
Une caractéristique unique de la photographie des astronautes de la Terre est la capacité des membres de l'équipage à mettre en valeur les caractéristiques du paysage en prenant des photos de Attentes – Opinions Autre que le rectum (anadir). Cette photo profite de la vue oblique pour mettre en valeur la robustesse des monts Salomon en mettant en valeur les ombres créées par le terrain.
Photo d'un astronaute ISS070-E-42565 Acquis le 17 décembre 2023 avec un appareil photo numérique Nikon D5 utilisant une focale de 460 mm. Il est fourni par l’installation d’observation de la Terre de l’équipage de la Station spatiale internationale et l’unité des sciences de la Terre et de télédétection du Johnson Space Center. La photo a été prise par l'un des membres Equipage d'expédition 70. L'image a été recadrée et améliorée pour améliorer le contraste, et les éléments de lentille ont été supprimés. le Programme de la Station spatiale internationale Accompagne le laboratoire dans le cadre de Laboratoire national de l'ISS Aider les astronautes à prendre des images de la Terre qui seront d'une grande valeur pour les scientifiques et le public, et rendre ces images librement accessibles sur Internet. Des photos supplémentaires prises par les astronautes et les astronautes peuvent être consultées sur NASA/JSC Portail pour les photographies de la Terre par les astronautes. Commentaire de Kadan Cummings, Jacobs, contrat JETS II à la NASA-JSC.
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Le satellite chinois Einstein Probe prend ses premières photos en orbite – Xinhua
BEIJING, 27 avril 2020 (Xinhua) – Le satellite astronomique chinois Einstein Probe, envoyé dans l'espace en janvier de cette année, a capturé les premières images de découverte en orbite, qui ont été présentées lors d'un forum parallèle au Forum Zhongguancun 2024 à Pékin. Le samedi.
Inspiré par les fonctions des yeux de homard, l'EP utilise une nouvelle technologie de détection aux rayons X pour détecter de mystérieux phénomènes transitoires dans l'univers qui clignotent comme des feux d'artifice.
Depuis le lancement de la sonde le 9 janvier de cette année, des tests opérationnels ont été effectués, confirmant la fonctionnalité et les spécifications, a déclaré Yuan Weimin, chercheur principal de la mission EP et chercheur aux Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie chinoise des sciences. Performances du satellite EP et de ses instruments scientifiques.
Pendant la phase d'exploitation, EP a détecté 17 transitoires de rayons X et 127 éruptions stellaires. Ces résultats ont guidé un groupe de télescopes au sol et dans l'espace lors d'observations ultérieures dans plusieurs bandes d'ondes, a déclaré Yuan.
Yuan a ajouté que l'analyse préliminaire des données de l'EP et d'autres télescopes a confirmé la capacité de l'EP à détecter diverses sources de rayons X et même de nouveaux types d'objets, ainsi que son rôle important dans la révélation de l'évolution de l'univers et de la structure de l'espace-temps.
« Grâce à de grands efforts, notre équipe a rendu possible cette mission presque impossible », a déclaré Yuan.
Zhang Chen, chercheur principal adjoint à l'EP, a déclaré que la sonde avait pris des images aux rayons X de divers objets célestes pendant sa phase de fonctionnement. Ces observations ont démontré les capacités exceptionnelles des deux instruments scientifiques de l'EP : le télescope à rayons X à grand champ (WXT) pour observer un panorama du ciel en rayons X, et le télescope à rayons X de suivi (FXT) pour fournir une vue rapprochée du ciel aux rayons X. -Affiche et identifie les sources transitoires capturées par WXT.
Zhang a ajouté qu'EP poursuivrait ses activités d'étalonnage en orbite dans les mois à venir.
La mission EP fait partie d’une série de missions scientifiques spatiales dirigées par CAS. Il s'agit également d'une mission de coopération internationale avec la contribution de l'Agence spatiale européenne (ESA), de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) en Allemagne et de l'agence spatiale française CNES.
La mission vise à aider les scientifiques à capturer la première lumière des explosions de supernova, à rechercher et à localiser les signaux de rayons X accompagnant les événements d'ondes gravitationnelles, et à détecter les trous noirs dormants et d'autres corps célestes faibles, éphémères et variables dans les confins de l'univers. ■
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