طبق مقاله‌ای در مجله Science، محققان دانشگاه پرینستون 30 سال داده‌ها را جمع‌آوری کرده‌اند تا اولین رکورد مبتنی بر هسته یخی از غلظت اکسیژن اتمسفر در 800000 سال گذشته را ایجاد کنند.
به گفته محققان، رکورد نشان می دهد که اکسیژن اتمسفر 0.7 درصد نسبت به غلظت فعلی اکسیژن اتمسفر کاهش یافته است که سرعت معقولی با استانداردهای زمین شناسی است. با این حال، در طول 100 سال گذشته، اکسیژن اتمسفر نسبتاً سریع 0 کاهش یافته است.1 درصد به دلیل سوزاندن سوخت های فسیلی است که اکسیژن مصرف می کند و دی اکسید کربن تولید می کند.
عجیب است، کاهش اکسیژن اتمسفر در 800000 سال گذشته با هیچ افزایش قابل توجهی در میزان متوسط دی اکسید کربن در جو همراه نبود، اگرچه غلظت دی اکسید کربن در چرخه های فردی عصر یخبندان متفاوت است. برای توضیح این پارادوکس ظاهری، محققان نظریه ای را برای چگونگی ارتباط چرخه جهانی کربن، دی اکسید کربن اتمسفر و دمای زمین در مقیاس های زمانی زمین شناسی مطرح کردند.
نویسنده اول، دانیل استولپر، یکی از همکاران پژوهشی فوق دکتری در دپارتمان علوم زمین پرینستون، گفت: "سیاره دارای فرآیندهای مختلفی است که می تواند سطح دی اکسید کربن را کنترل کند." محققان به طور خاص در مورد فرآیندی به نام "هوازدگی سیلیکات" بحث می کنند که در آن دی اکسید کربن با سنگ در معرض واکنش واکنش می دهد و در نهایت مواد معدنی کربنات کلسیم تولید می کند که دی اکسید کربن را به شکل جامد به دام می اندازد.با افزایش دما به دلیل افزایش دی اکسید کربن در جو، نرخ هوازدگی سیلیکات برای افزایش و حذف سریعتر دی اکسید کربن از جو فرض می شود.
استولپر و همکارانش پیشنهاد می کنند که دی اکسید کربن اضافی منتشر شده به دلیل کاهش غلظت اکسیژن در اتمسفر، هوازدگی سیلیکات را تحریک می کند، که دی اکسید کربن را تثبیت می کند اما اجازه می دهد تا اکسیژن به کاهش ادامه دهد.
جان هیگینز، استادیار علوم زمین پرینستون، گفت: "سوابق اکسیژن به ما می گوید که تغییری در مقدار دی اکسید کربن [که با حذف اکسیژن ایجاد شد] که وارد جو و اقیانوس می شود نیز وجود دارد.". با این حال، سطح دی اکسید کربن اتمسفر در حال تغییر نیست زیرا زمین زمان داشته است تا از طریق افزایش نرخ هوازدگی سیلیکات واکنش نشان دهد.
"زمین می تواند از دی اکسید کربن اضافی مراقبت کند، زمانی که صدها هزار یا میلیون ها سال زمان داشته باشد تا بتواند عمل کند.در مقابل، امروزه بشر به قدری سریع دی اکسید کربن را آزاد می کند که هوازدگی سیلیکات نمی تواند به اندازه کافی سریع پاسخ دهد، "هیگینز ادامه داد."
محققان تاریخچه اکسیژن اتمسفر خود را با استفاده از نسبت های اندازه گیری شده اکسیژن به نیتروژن موجود در هوای محبوس شده در یخ های قطب جنوب ساخته اند. این روش توسط یکی از نویسندگان مایکل بندر، استاد بازنشسته علوم زمین پرینستون ایجاد شد.
از آنجایی که اکسیژن برای بسیاری از اشکال حیات و فرآیندهای ژئوشیمیایی حیاتی است، مدل‌های متعدد و نمونه‌های غیرمستقیم برای محتوای اکسیژن در اتمسفر در طول سال‌ها ایجاد شده است، اما درباره اینکه آیا غلظت اکسیژن در حال افزایش یا کاهش است اتفاق نظر وجود ندارد. یا مسطح در طول میلیون سال گذشته (و قبل از سوزاندن سوخت فسیلی). تیم پرینستون داده‌های هسته یخ را تجزیه و تحلیل کرد تا یک گزارش واحد از چگونگی تغییر اکسیژن اتمسفر در 800000 سال گذشته ایجاد کند.
هیگینز گفت: "این رکورد معیار مهمی برای مطالعه تاریخچه اکسیژن اتمسفر است." "درک تاریخچه اکسیژن در جو زمین ارتباط نزدیکی با درک تکامل حیات پیچیده دارد. این یکی از این سوالات بزرگ و اساسی در علم زمین است."
