Океанският редукционен буфер и ръждата на древните басейни
Учебникарската версия за кислорода обикновено прескача най-важния физически детайл: логистиката на планетарно ниво. Когато древните микроорганизми овладяват водната фотосинтеза, те започват да отделят молекулярен O2. На хартия това трябва незабавно да промени състава на въздуха. На терен обаче работи елементарна химична термодинамика. Младата Земя е разполагала с колосални количества редуциращи агенти, разтворени в праисторическите океани — най-вече двувалентно желязо (Fe2+) и вулканични газове като метан и водороден сулфид.
В продължение на стотици милиони години всеки отделен от бактериите мол кислород е бил мигновено улавян от тези химични „смукатели“. Кислородът е реагирал с разтвореното желязо, превръщайки го в неразтворими железни оксиди (магнетит и хематит), които са се утаявали на дъното. Резултатът от този продължителен процес са т.нар. лентови желязоносни формации (Banded Iron Formations), които геолозите днес копаят в Пилбара, Западна Австралия, и в канадския щит. Скалите не лъжат — те доказват, че планетата първо е трябвало буквално да „ръждяса“ до пресищане, преди свободен газ да успее да се отдели в атмосферния стълб.
Великата кислородна катастрофа като масово измиране
Около 2.45 милиарда години преди настоящето геоложките геохимични буфери окончателно се изчерпват. Свободният кислород започва да се натрупва в атмосферата — събитие, познато в палеобиологията като Голямото окислително събитие (Great Oxidation Event). За доминиращите дотогава анаеробни микроорганизми, за които метаболитното гориво са били сярата, нитратите или арсенът, появата на силно активния оксидант O2 е представлявала неблагоприятна промяна на средата.
Кислородът разрушава клетъчните структури на организми, които нямат ензимна защита среда оксидативен стрес (като супероксид дисмутаза). В палеобиологичните среди това събитие основателно се разглежда като първото глобално масово измиране на планетата. Биосферата е претърпяла радикално преструктуриране, при което оцелелите анаероби са били изтласкани в изолирани ниши с ниско кислородно съдържание — дълбоководни хидротермални извори и подповърхностни седименти.
В исторически план може да се проследи подобна мащабна динамика и при други изследвания на палеоклиматичните кризи, описани в анализа за древните климатични трансформации, където рязката промяна на атмосферните газове води до глобално охлаждане, познато като Хуронско заледяване. Метанът, който дотогава е поддържал силен оранжериен ефект, е бил окислен до значително по-слабия въглероден диоксид, превръщайки Земята в замръзнала планета за десетки милиони години.
