Great Oxidation Event
ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ (જીઓઈ) અથવા ગ્રેટ ઓક્સિજનેશન ઇવેન્ટ, જેને ઓક્સિજન આપત્તિ, ઓક્સિજન ક્રાંતિ, ઓક્સિજન કટોકટી અથવા ઓક્સિજન હોલોકાસ્ટ પણ કહેવામાં આવે છે, તે પ્રારંભિક પૃથ્વીના પેલિઓપ્રોટેરોઝોઇક યુગ દરમિયાનનો સમય અંતરાલ હતો જ્યારે પૃથ્વીના વાતાવરણ અને છીછરા મહાસાગરે પ્રથમ વખત ઓક્સિજનની સાંદ્રતામાં વધારો અનુભવ્યો હતો. આ લગભગ 2.460-2.426 Ga (અબજ વર્ષો) પહેલાં, સાઇડેરિયન સમયગાળા દરમિયાન શરૂ થયું હતું અને આશરે 2.060 Ga, રયેશિયન સમયગાળા દરમિયાન સમાપ્ત થયું હતું. ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય, સમસ્થાનિક અને રાસાયણિક પુરાવા સૂચવે છે કે જૈવિક રીતે ઉત્પાદિત મોલેક્યુલર ઓક્સિજન (ડાયોક્સિઝન અથવા O2) પૃથ્વીના વાતાવરણમાં એકઠા થવા લાગ્યા અને તેને વ્યવહારીક રીતે ઓક્સિજન વિનાના નબળા ઘટાડાના વાતાવરણમાંથી વિપુલ પ્રમાણમાં મુક્ત ઓક્સિજન ધરાવતા ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં ફેરવી દીધું, જેમાં જીઓઈના અંત સુધીમાં ઓક્સિજનનું સ્તર તેમના વર્તમાન વાતાવરણીય સ્તરના 10 ટકા જેટલું ઊંચું હતું. અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ મુક્ત ઓક્સિજનનું અચાનક ઈન્જેક્શન, જે તે સમયે મોટા ભાગે એનારોબિક જીવમંડળ માટે ઝેરી હતું, તે પૃથ્વી પરના ઘણા અસ્તિત્વમાં રહેલા સજીવોના લુપ્ત થવાનું કારણ બની શકે છે-પછી મોટે ભાગે પ્રાચીન વસાહતો કે જે લીલા-સ્પેક્ટ્રમ પ્રકાશ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવા માટે રેટિનલનો ઉપયોગ કરતી હતી અને એનોક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણના એક સ્વરૂપને શક્તિ આપે છે (જુઓ જાંબલી પૃથ્વી પૂર્વધારણા). જોકે આ ઘટનાએ સામૂહિક લુપ્તતાનું નિર્માણ કર્યું હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે, અંશતઃ સૂક્ષ્મ સજીવોની વિપુલતાના સર્વેક્ષણમાં મોટી મુશ્કેલીને કારણે, અને અંશતઃ તે સમયથી અવશેષોની આત્યંતિક ઉંમર સુધી, ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટને સામાન્ય રીતે "મહાન લુપ્તતા" ની પરંપરાગત સૂચિમાં ગણવામાં આવતી નથી, જે પરોક્ષ રીતે ફેનેરોઝોઇક ઇઓન સુધી મર્યાદિત છે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, સલ્ફેટ ખનિજોમાંથી આઇસોટોપ ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રની માહિતીનું અર્થઘટન જીઓઈના અંતમાં પોષક તત્ત્વોના પુરવઠામાં ફેરફારો સાથે સંકળાયેલ> 80 ટકાના જીવાવરણના કદમાં ઘટાડો સૂચવવા માટે કરવામાં આવ્યું છે. જીઓઈ સાયનોબેક્ટેરિયાને કારણે થયું હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે, જેમણે પોર્ફિરિન આધારિત પ્રકાશસંશ્લેષણ વિકસાવ્યું હતું, જે આડપેદાશ તરીકે ડાયોક્સિઝન ઉત્પન્ન કરે છે. ઓક્સિજનનું વધતું સ્તર આખરે લોહયુક્ત સંયોજનો, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ અને વાતાવરણીય મિથેનની ઘટાડવાની ક્ષમતાને ઘટાડે છે, અને વૈશ્વિક હિમનદી દ્વારા સંયોજિત થાય છે, પૃથ્વીની સપાટીની આસપાસના માઇક્રોબાયલ સાદડીઓનો નાશ કરે છે. એરોબિક પ્રોટિઓબેક્ટેરિયા (જે એન્ડોસિમ્બિયોન્ટ બન્યું અને મિટોકોન્ડ્રિયા બન્યું) સાથે સહજીવન દ્વારા હયાત આર્કિયાના અનુગામી અનુકૂલનથી યુકેરીયોટિક સજીવોના ઉદય અને બહુકોશિક જીવન-સ્વરૂપોની અનુગામી ઉત્ક્રાંતિ થઈ શકે છે. પ્રારંભિક વાતાવરણ પૃથ્વીના પ્રારંભિક વાતાવરણની રચના નિશ્ચિતતા સાથે જાણીતી નથી. જો કે, મોટા પ્રમાણમાં સંભવતઃ નાઇટ્રોજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ હતા, જે આજે જ્વાળામુખી દ્વારા ઉત્પન્ન થતા મુખ્ય નાઇટ્રોજન અને કાર્બન ધરાવતા વાયુઓ પણ છે. આ પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય વાયુઓ છે. દરમિયાન, ઓક્સિજન તેના વર્તમાન વાતાવરણીય સ્તરના માત્ર 0.001% પર વાતાવરણમાં હાજર હતો. સૂર્ય 4 અબજ વર્ષ પહેલાં તેની વર્તમાન તેજના લગભગ 70 ટકા પર ચમક્યો હતો, પરંતુ તે સમયે પૃથ્વી પર પ્રવાહી પાણી અસ્તિત્વમાં હોવાના મજબૂત પુરાવા છે. ગરમ પૃથ્વી, મંદ સૂર્ય હોવા છતાં, મંદ યુવાન સૂર્ય વિરોધાભાસ તરીકે ઓળખાય છે. તે સમયે ક્યાં તો કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું સ્તર ઘણું ઊંચું હતું, જે પૃથ્વીને ગરમ કરવા માટે પૂરતી ગ્રીનહાઉસ અસર પૂરી પાડતું હતું, અથવા અન્ય ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ હાજર હતા. સંભવતઃ આવા ગેસ મિથેન છે, જે એક શક્તિશાળી ગ્રીનહાઉસ ગેસ છે અને મિથેનોજેન્સ તરીકે ઓળખાતા જીવનના પ્રારંભિક સ્વરૂપો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. વૈજ્ઞાનિકો સંશોધન કરવાનું ચાલુ રાખે છે કે જીવન ઉદ્ભવ્યું તે પહેલાં પૃથ્વી કેવી રીતે ગરમ થઈ હતી. કાર્બન મોનોક્સાઇડ () અને હાઇડ્રોજન () ની અલ્પ માત્રાવાળા વાતાવરણને નબળું ઘટતું વાતાવરણ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. આવા વાતાવરણમાં વ્યવહારીક રીતે કોઈ ઓક્સિજન નથી. આધુનિક વાતાવરણમાં વિપુલ પ્રમાણમાં ઓક્સિજન છે, જે તેને ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણ બનાવે છે. ઓક્સિજનમાં વધારો સાયનોબેક્ટેરિયા દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણને આભારી છે, જે 3.5 અબજ વર્ષો પહેલા વિકસિત થયા હોવાનું માનવામાં આવે છે. પૃથ્વીનું વાતાવરણ ક્યારે અને કેવી રીતે નબળા ઘટાડાથી મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં બદલાયું તેની વર્તમાન વૈજ્ઞાનિક સમજ મોટાભાગે 1970 ના દાયકામાં અમેરિકન ભૂસ્તરશાસ્ત્રી પ્રેસ્ટન ક્લાઉડના કામથી શરૂ થઈ હતી. ક્લાઉડે અવલોકન કર્યું હતું કે આશરે 2 અબજ વર્ષો પહેલાંના હાનિકારક કાંપમાં પિરાઇટ, યુરેનાઈટ અને સાઇડરાઇટના અનાજ હોય છે, જે આયર્ન અથવા યુરેનિયમના ઘટાડેલા સ્વરૂપો ધરાવતા તમામ ખનિજો છે જે નાના કાંપમાં જોવા મળતા નથી કારણ કે તેઓ ઝડપથી ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. તેમણે વધુમાં અવલોકન કર્યું હતું કે ખંડીય લાલ પથારી, જે ઓક્સિડાઇઝ્ડ (ફેરિક) ખનિજ હેમેટાઇટમાંથી તેમનો રંગ મેળવે છે, તે આ સમયે ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય રેકોર્ડમાં દેખાવા લાગી હતી. પટ્ટાવાળી લોખંડની રચના મોટા ભાગે 1.8 અબજ વર્ષો પહેલાંના ભૌગોલિક રેકોર્ડમાંથી અદૃશ્ય થઈ જાય છે, જે લગભગ 2.5 અબજ વર્ષો પહેલાંની ટોચ પર છે. બેન્ડેડ આયર્નની રચના ત્યારે જ થઈ શકે છે જ્યારે વિપુલ પ્રમાણમાં ઓગળેલા લોહયુક્ત આયર્નને ડિપોઝિશનલ બેસિનમાં પરિવહન કરવામાં આવે છે, અને ઓક્સિજનયુક્ત સમુદ્ર આયર્નને ઓક્સિડાઇઝ કરીને અદ્રાવ્ય ફેરિક આયર્ન સંયોજનો બનાવે છે. તેથી 1.8 અબજ વર્ષો પહેલા પટ્ટાવાળી લોખંડની રચનાના સંચયનો અંત ઊંડા સમુદ્રના ઓક્સિજનકરણને ચિહ્નિત કરવા તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. હેઇનરિચ હોલેન્ડે 1980ના દાયકા દરમિયાન આ વિચારોને વધુ વિસ્તૃત કર્યા હતા, જેમાં ઓક્સિજનકરણનો મુખ્ય સમય અંતરાલ 2.2 અને 1.9 અબજ વર્ષ પહેલાનો હતો, અને તેઓ વર્તમાન વૈજ્ઞાનિક સમજણને આકાર આપવાનું ચાલુ રાખે છે. વાતાવરણીય ઓક્સિજનકરણની શરૂઆતને અવરોધિત કરવી ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ અને ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રીઓ માટે ખાસ કરીને પડકારજનક સાબિત થઈ છે. જ્યારે એક વ્યાપક સર્વસંમતિ છે કે વાતાવરણનું પ્રારંભિક ઓક્સિજનકરણ પેલિઓપ્રોટેરોઝોઇકના પ્રથમ અર્ધવાર્ષિક ગાળા દરમિયાન થયું હતું, ત્યારે આ ઘટનાના ચોક્કસ સમય અંગે મતભેદ છે. 2016 અને 2022 વચ્ચેના વૈજ્ઞાનિક પ્રકાશનો વાતાવરણીય ઓક્સિજનકરણની શરૂઆતના અનુમાનિત સમયમાં આશરે 500 મિલિયન વર્ષો સુધી અલગ છે; 2.7 Ga, 2.501-2.434 Ga 2.501-2.225 Ga, 2.460-2.426 Ga, 2.430 Ga, અને 2.33 Ga ના અંદાજો આપવામાં આવ્યા છે. આ મોટા ભાગે પેલિયોપ્રોટેરોઝોઇક (દા. ત., સબડક્શન અને મેટામોર્ફિઝમને કારણે) માટે અપૂર્ણ જળકૃત રેકોર્ડ, ઘણા પ્રાચીન જળકૃત એકમો માટે જમા યુગમાં અનિશ્ચિતતા અને વિવિધ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય/ભૂ-રાસાયણિક પ્રોક્સીઓના અર્થઘટનને લગતી અનિશ્ચિતતાને કારણે છે. કેટલાક દાયકાઓથી પેલિયોન્ટોલોજીના ક્ષેત્રમાં અપૂર્ણ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય રેકોર્ડની અસરોની ચર્ચા કરવામાં આવી છે અને તેનું પ્રમાણ નક્કી કરવામાં આવ્યું છે, ખાસ કરીને સજીવોના ઉત્ક્રાંતિ અને લુપ્ત થવાના સંદર્ભમાં (સાઇનોર-લિપ્સ ઇફેક્ટ), ભૂ-રાસાયણિક રેકોર્ડ્સને ધ્યાનમાં લેતી વખતે આનું પ્રમાણ ભાગ્યે જ માપવામાં આવે છે, અને તેથી વાતાવરણીય ઓક્સિજનકરણના સમયનો અભ્યાસ કરતા વૈજ્ઞાનિકો માટે અનિશ્ચિતતા તરફ દોરી શકે છે. ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ માટેના ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય પુરાવા આ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ઘટનાને વ્યાખ્યાયિત કરતા વિવિધ પેટ્રોલોજિકલ અને ભૂ-રાસાયણિક માર્કર્સ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવે છે. ખંડીય સૂચકાંકો પેલિઓસોલ્સ, ડિટ્રિટલ અનાજ અને લાલ પથારી નીચા ઓક્સિજન સ્તરના પુરાવા છે. 2. 4 અબજ વર્ષ કરતાં જૂના પેલિઓસોલ્સ (અશ્મિભૂત જમીન) માં આયર્નની સાંદ્રતા ઓછી હોય છે જે એનોક્સિક હવામાન સૂચવે છે. પાયરાઇટ, સાઇડરાઈટ અને યુરેનાઈટ (રેડોક્સ-સંવેદનશીલ ડિટ્રિટલ ખનિજો) થી બનેલા ડિટ્રિટલ અનાજ સી. એ. કરતા જૂના કાંપમાં જોવા મળે છે. 2. 4 જી. એ. આ ખનિજો માત્ર ઓછી ઓક્સિજનની સ્થિતિમાં સ્થિર હોય છે, અને તેથી નદી અને ડેલ્ટા કાંપમાં હાનિકારક ખનિજો તરીકે તેમની ઘટનાને એનોક્સિક વાતાવરણના પુરાવા તરીકે વ્યાપક રીતે અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. રેડોક્સ-સંવેદનશીલ હાનિકારક ખનિજોથી વિપરીત લાલ પથારી, લાલ રંગના રેતીના પથ્થરો છે જે હેમેટાઇટથી કોટેડ છે. લાલ પથારીની ઘટના સૂચવે છે કે આયર્નને તેની ફેરિક સ્થિતિમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે પૂરતો ઓક્સિજન હતો, અને એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓમાં જમા થયેલા રેતીના પથ્થરોથી નોંધપાત્ર વિરોધાભાસ દર્શાવે છે જે ઘણીવાર ન રંગેલું ઊની કાપડ, સફેદ, ભૂખરા અથવા લીલા હોય છે. બેન્ડેડ આયર્ન ફોર્મેશન (બી. આઈ. એફ.) બેન્ડેડ આયર્ન રચનાઓ ચેર્ટ (સિલિકાનું બારીક દાણાદાર સ્વરૂપ) અને આયર્ન ઓક્સાઇડ, મેગ્નેટાઇટ અને હેમેટાઇટના પાતળા વૈકલ્પિક સ્તરોથી બનેલી હોય છે. આ પ્રકારના ખડકની વ્યાપક થાપણો વિશ્વભરમાં જોવા મળે છે, જેમાંથી લગભગ તમામ 1.8 અબજ વર્ષ જૂની છે અને જેમાંથી મોટાભાગની થાપણો આશરે 2.5 અબજ વર્ષ પહેલાં જમા થઈ હતી. પટ્ટાવાળી લોહ રચનાઓમાં લોહ આંશિક રીતે ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, જેમાં લોહ અને લોહની લગભગ સમાન માત્રા હોય છે. બેન્ડેડ આયર્નની રચનાની થાપણ માટે દ્રાવ્ય લોહયુક્ત સ્વરૂપમાં આયર્નનું પરિવહન કરવા માટે સક્ષમ એનોક્સિક ઊંડા સમુદ્ર અને ઓક્સિડાઇઝ્ડ છીછરા સમુદ્ર બંનેની જરૂર પડે છે જ્યાં લોહયુક્ત આયર્નને અદ્રાવ્ય લોહમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે અને સમુદ્રની સપાટી પર અવક્ષેપિત થાય છે. 1. 8 અબજ વર્ષો પહેલાં પટ્ટાવાળી લોખંડની રચનાઓનું સંચય સૂચવે છે કે સમુદ્ર સતત લોહયુક્ત સ્થિતિમાં હતો, પરંતુ સંચય પ્રાસંગિક હતો અને યુક્સિનિયાના નોંધપાત્ર અંતરાલો હોઈ શકે છે. કેટલાક સ્તરોમાં પટ્ટાવાળી આયર્ન રચનાઓના સંચયમાંથી મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડમાં સંક્રમણને જીઓઈના સમયમાં એક મુખ્ય ટિપિંગ પોઇન્ટ માનવામાં આવે છે કારણ કે એવું માનવામાં આવે છે કે તે લોહયુક્ત આયર્નની ગેરહાજરીમાં વાતાવરણમાં નોંધપાત્ર પરમાણુ ઓક્સિજનના પલાયનને સૂચવે છે. આયર્ન વિશિષ્ટતા કાર્બનિક પદાર્થોથી સમૃદ્ધ બ્લેક લેમિનેટેડ શેલ્સને ઘણીવાર એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓ માટે માર્કર તરીકે ગણવામાં આવે છે. જો કે, વિપુલ પ્રમાણમાં કાર્બનિક પદાર્થોનું જમા થવું એ એનોક્સિયાનો ચોક્કસ સંકેત નથી, અને લેમિનેશનનો નાશ કરતા જીવોને ખાડો પાડવો એ ગ્રેટ ઓક્સિજનેશન ઇવેન્ટની સમયમર્યાદા દરમિયાન હજુ સુધી વિકસિત થયો ન હતો. આમ લેમિનેટેડ બ્લેક શેલ પોતે જ ઓક્સિજનના સ્તરનું નબળું સૂચક છે. તેના બદલે વૈજ્ઞાનિકોએ એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓના ભૂ-રાસાયણિક પુરાવા શોધવા જોઈએ. તેમાં લોહયુક્ત એનોક્સિયાનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ઓગળેલા લોહયુક્ત આયર્ન વિપુલ પ્રમાણમાં હોય છે, અને યુક્સિનિયા, જેમાં હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ પાણીમાં હાજર હોય છે. એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓના આવા સૂચકાંકોના ઉદાહરણોમાં પાયરિટાઇઝેશનની ડિગ્રી (ડી. ઓ. પી.) નો સમાવેશ થાય છે, જે કુલ પ્રતિક્રિયાશીલ આયર્ન સાથે પાયરાઇટ તરીકે હાજર આયર્નનો ગુણોત્તર છે. પ્રતિક્રિયાશીલ આયર્ન, બદલામાં, ઓક્સાઇડ અને ઓક્સિહાઇડ્રોક્સાઇડ, કાર્બોનેટમાં જોવા મળતા આયર્ન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અને પાયરાઇટ જેવા સલ્ફર ખનિજોમાં ઘટાડો થાય છે, જે સિલિકેટ ખનિજોમાં ચુસ્ત રીતે બંધાયેલા આયર્નથી વિપરીત છે. શૂન્યની નજીકનો ડી. ઓ. પી. ઓક્સિડાઇઝિંગની સ્થિતિ સૂચવે છે, જ્યારે 1ની નજીકનો ડી. ઓ. પી. યુક્સિનિક સ્થિતિ સૂચવે છે. 0. 3 થી 0.5 ના મૂલ્યો સંક્રમણકાલીન છે, જે ઓક્સિજનયુક્ત સમુદ્રની નીચે એનોક્સિક તળિયાની કાદવ સૂચવે છે. કાળો સમુદ્રનો અભ્યાસ, જેને પ્રાચીન એનોક્સિક મહાસાગરના તટપ્રદેશો માટે આધુનિક મોડેલ માનવામાં આવે છે, તે સૂચવે છે કે ઉચ્ચ ડી. ઓ. પી., કુલ આયર્ન સાથે પ્રતિક્રિયાશીલ આયર્નનો ઊંચો ગુણોત્તર અને કુલ આયર્ન અને એલ્યુમિનિયમનો ઊંચો ગુણોત્તર એ આયર્નના યુક્સિનિક વાતાવરણમાં પરિવહનના તમામ સૂચકાંકો છે. લોહયુક્ત એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓને યુક્ઝેનિક પરિસ્થિતિઓથી લગભગ 0.7 કરતા ઓછી ડી. ઓ. પી. દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. હાલમાં ઉપલબ્ધ પુરાવા સૂચવે છે કે ગ્રેટ ઓક્સિજનેશન ઇવેન્ટ પછી પણ 58 કરોડ વર્ષ પહેલાં સુધી ઊંડો સમુદ્ર ઍનોક્સિક અને લોહયુક્ત રહ્યો હતો, જે મોટાભાગના સમયગાળા દરમિયાન યુક્ઝેનિકથી થોડો ઓછો રહ્યો હતો. ખંડીય પ્લેટફોર્મ્સ અને છાજલીઓ પર સ્થાનિક યુક્સેનિયાની પરિસ્થિતિઓએ ઉપરના લોહયુક્ત પાણીમાંથી લોખંડને પિરાઇટ તરીકે બહાર કાઢવાનું શરૂ કર્યું ત્યારે પટ્ટાવાળી લોખંડની રચનાનું સંચય બંધ થઈ ગયું. આઇસોટોપ મહાન ઓક્સિડેશન ઘટના માટેના કેટલાક સૌથી પ્રેરણાદાયક પુરાવા સલ્ફરના સામૂહિક-સ્વતંત્ર અપૂર્ણાંક (એમ. આઈ. એફ.) દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવે છે. સલ્ફરના એમ. આઈ. એફ. ની રાસાયણિક નિશાની અબજ વર્ષો પહેલા મળી આવે છે પરંતુ તે પછી અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આ હસ્તાક્ષરની હાજરી ઓક્સિજનયુક્ત વાતાવરણની શક્યતાને દૂર કરે છે. રાસાયણિક તત્વના જુદા જુદા આઇસોટોપમાં થોડું અલગ અણુ દ્રવ્યમાન હોય છે. આ સામૂહિક તફાવત સાથે સમાન તત્વ સ્કેલના આઇસોટોપ્સ વચ્ચે ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રમાં મોટાભાગના તફાવતો છે. આમાં પરમાણુ વેગ અને પ્રસરણ દરમાં નાના તફાવતોનો સમાવેશ થાય છે, જેને દળ-આધારિત અપૂર્ણાંક પ્રક્રિયાઓ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરીત, દળ-સ્વતંત્ર અપૂર્ણાંક એવી પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરે છે જે સમસ્થાનિકો વચ્ચેના દળના તફાવતને પ્રમાણસર નથી. સલ્ફરના ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રમાં આવી એકમાત્ર પ્રક્રિયા જે નોંધપાત્ર હોવાની શક્યતા છે તે ફોટોડિસોસિયેશન છે. આ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં સૌર અલ્ટ્રાવાયોલેટ (યુવી) કિરણોત્સર્ગ દ્વારા સલ્ફર ધરાવતો અણુ તૂટી જાય છે. 2. 4 અબજ વર્ષો પહેલા સલ્ફર માટે સ્પષ્ટ એમ. આઈ. એફ. સિગ્નેચરની હાજરી દર્શાવે છે કે યુવી કિરણોત્સર્ગ પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ઊંડાણમાં પ્રવેશી રહ્યો હતો. આ બદલામાં ઓક્સિજનના એક કરતાં વધુ નિશાન ધરાવતા વાતાવરણને નકારી કાઢે છે, જેણે ઓઝોન સ્તર ઉત્પન્ન કર્યું હોત જેણે નીચલા વાતાવરણને યુવી કિરણોત્સર્ગથી રક્ષણ આપ્યું હોત. સલ્ફર માટે એમ. આઈ. એફ. સિગ્નેચરનું અદ્રશ્ય થવું એ આવા ઓઝોન કવચની રચના સૂચવે છે કારણ કે વાતાવરણમાં ઓક્સિજન એકઠા થવાનું શરૂ થયું હતું. સલ્ફરનું દળ-આધારિત અપૂર્ણાંક એ પણ સૂચવે છે કે સલ્ફરના પુનરાવર્તિત રેડૉક્સ ચક્રને સરળ બનાવવા માટે તે ઓક્સિજનની હાજરી જરૂરી છે. માસ-ડિપેન્ડન્ટ ફ્રેક્શનશન પણ ગ્રેટ ઓક્સિજનેશન ઇવેન્ટ માટે સંકેતો પૂરા પાડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા સપાટીના ખડકોમાં મેંગેનીઝનું ઓક્સિડેશન વધુ પ્રતિક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે જે ક્રોમિયમને ઓક્સિડાઇઝ કરે છે. ભારે 53Cr હળવા 52Cr પર પ્રાધાન્યમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, અને દરિયામાં વહન કરાયેલ દ્રાવ્ય ઓક્સિડાઇઝ્ડ ક્રોમિયમ ભારે આઇસોટોપમાં આ વૃદ્ધિ દર્શાવે છે. બેન્ડેડ આયર્નની રચનામાં ક્રોમિયમ આઇસોટોપ રેશિયો ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ પહેલાં વાતાવરણમાં ઓક્સિજનની નાની પરંતુ નોંધપાત્ર માત્રા સૂચવે છે, અને ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ પછી 500 મિલિયન વર્ષો પછી ઓછી ઓક્સિજન વિપુલતામાં સંક્ષિપ્ત વળતર સૂચવે છે. જો કે, ક્રોમિયમ ડેટા સલ્ફર આઇસોટોપ ડેટા સાથે સંઘર્ષ કરી શકે છે, જે ક્રોમિયમ ડેટાની વિશ્વસનીયતાને પ્રશ્નમાં મૂકે છે. તે પણ શક્ય છે કે ઓક્સિજન અગાઉ માત્ર સ્થાનિક "ઓક્સિજન ઓસિસ" માં હાજર હતો. ક્રોમિયમ સરળતાથી ઓગળતું નથી, તેથી ખડકોમાંથી તેના પ્રકાશન માટે સલ્ફ્યુરિક એસિડ (એચ2એસઓ4) જેવા શક્તિશાળી એસિડની હાજરી જરૂરી છે, જે પાયરાઈટના બેક્ટેરિયલ ઓક્સિડેશન દ્વારા રચાયું હોઈ શકે છે. આ જમીનની સપાટીઓ પર ઓક્સિજન-શ્વાસ જીવનના કેટલાક પ્રારંભિક પુરાવા પ્રદાન કરી શકે છે. અન્ય ઘટકો કે જેમના દળ-આધારિત અપૂર્ણાંક મહાન ઓક્સિડેશન ઘટના માટે સંકેતો પ્રદાન કરી શકે છે તેમાં કાર્બન, નાઇટ્રોજન, મોલિબ્ડેનમ અને આયર્ન જેવી સંક્રમણ ધાતુઓ અને સેલેનિયમ જેવા બિન-ધાતુ તત્વોનો સમાવેશ થાય છે. અશ્મિભૂત અને બાયોમાર્કર્સ (રાસાયણિક અવશેષો) જ્યારે ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટને સામાન્ય રીતે પૂર્વજોના સાયનોબેક્ટેરિયા દ્વારા ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણનું પરિણામ માનવામાં આવે છે, ત્યારે ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ પહેલાં આર્કિયનમાં સાયનોબેક્ટેરિયાની હાજરી એ અત્યંત વિવાદાસ્પદ વિષય છે. સાયનોબેક્ટેરિયાના અવશેષો હોવાનો દાવો કરવામાં આવતી રચનાઓ 3.5 અબજ વર્ષ જૂની ખડકમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેમાં માનવામાં આવતા સાયનોબેક્ટેરિયલ કોષોના માઇક્રોફોસિલ અને સ્ટ્રોમેટોલાઇટ્સ તરીકે ઓળખાતા મેક્રોફોસિલનો સમાવેશ થાય છે, જેને લાક્ષણિક સ્તરવાળી રચનાઓ સાથે સાયનોબેક્ટેરિયા સહિત સુક્ષ્મજીવાણુઓની વસાહતો તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. આધુનિક સ્ટ્રોમેટોલાઇટ્સ, જે ફક્ત પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયામાં શાર્ક ખાડી જેવા કઠોર વાતાવરણમાં જ જોઈ શકાય છે, તે સાયનોબેક્ટેરિયા સાથે સંકળાયેલા છે અને આમ અશ્મિભૂત સ્ટ્રોમેટોલાઇટ્સને લાંબા સમયથી સાયનોબેક્ટેરિયાના પુરાવા તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવ્યું હતું. જો કે, તે વધુને વધુ અનુમાન કરવામાં આવ્યું છે કે આમાંના ઓછામાં ઓછા કેટલાક આર્કિયન અવશેષો એબિયોટિક રીતે ઉત્પન્ન થયા હતા અથવા બિન-સાયનોબેક્ટેરિયલ ફોટોટ્રોફિક બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થયા હતા. વધુમાં, આર્કિયન સેડિમેન્ટરી ખડકોમાં એકવાર બાયોમાર્કર્સ હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું, જેને રાસાયણિક અવશેષો તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, જેને સાયનોબેક્ટેરિયા અને યુકેરીયોટ્સમાંથી અશ્મિભૂત પટલ લિપિડ્સ તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના પિલબારામાં અનુક્રમે સાયનોબેક્ટેરિયા અને યુકેરીયોટ્સમાંથી મેળવેલા હોવાનું માનવામાં આવતા 2α-મિથાઈલહોપેન્સ અને સ્ટેરેનના નિશાન મળી આવ્યા હતા. સ્ટેરેન્સ એ સ્ટેરોલ્સના ડાયજેનેટિક ઉત્પાદનો છે, જે મોલેક્યુલર ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કરીને જૈવસંશ્લેષિત થાય છે. આમ, સ્ટેરેન્સ વધુમાં વાતાવરણમાં ઓક્સિજનના સૂચક તરીકે કામ કરી શકે છે. જો કે, આ બાયોમાર્કર નમૂનાઓ દૂષિત હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે અને તેથી પરિણામો હવે સ્વીકારવામાં આવતા નથી. અન્ય સૂચકાંકો દરિયાઈ કાંપના કેટલાક ઘટકો પર્યાવરણમાં ઓક્સિજનના વિવિધ સ્તરો જેમ કે સંક્રમણ ધાતુઓ મોલિબ્ડેનમ અને રેનીયમ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે. સેલેનિયમ અને આયોડિન જેવા બિન-ધાતુ તત્વો પણ ઓક્સિજનના સ્તરના સૂચકાંકો છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા સંભવતઃ સૌપ્રથમ સાયનોબેક્ટેરિયાના પૂર્વજોમાં જોવા મળી હતી. આ સજીવો ઓછામાં ઓછા 2.45-2.32 અબજ વર્ષો પહેલા વિકસિત થયા હતા, અને કદાચ 2.7 અબજ વર્ષો પહેલા અથવા તે પહેલાં. જો કે, આશરે 2 અબજ વર્ષો પહેલા સુધી વાતાવરણમાં ઓક્સિજનની અછત રહી હતી, અને લગભગ 1.8 અબજ વર્ષો પહેલા સુધી પટ્ટાવાળી લોખંડની રચના જમા થતી રહી હતી. આદર્શ પરિસ્થિતિઓમાં સાયનોબેક્ટેરિયાના ઝડપી ગુણાકાર દરને જોતાં, ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા પ્રકાશસંશ્લેષણની ઉત્ક્રાંતિ અને વાતાવરણમાં નોંધપાત્ર ઓક્સિજનના દેખાવ વચ્ચે ઓછામાં ઓછા 400 મિલિયન વર્ષોના વિલંબ માટે સમજૂતીની જરૂર છે. આ અંતરને સમજાવવા માટે પૂર્વધારણાઓએ ઓક્સિજન સ્રોતો અને ઓક્સિજન સિંક વચ્ચેના સંતુલનને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્બનિક કાર્બન ઉત્પન્ન કરે છે જેને સપાટીના વાતાવરણમાં ઓક્સિજનના સંચયને મંજૂરી આપવા માટે ઓક્સિજનથી અલગ કરવું આવશ્યક છે, અન્યથા ઓક્સિજન કાર્બનિક કાર્બન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને સંચય કરતું નથી. કાર્બનિક કાર્બન, સલ્ફાઇડ અને લોહયુક્ત આયર્ન (ફે) ધરાવતા ખનિજોનું દફન એ ઓક્સિજનના સંચયમાં પ્રાથમિક પરિબળ છે. જ્યારે કાર્બનિક કાર્બનને ઓક્સિડાઇઝ કર્યા વિના દફનાવવામાં આવે છે, ત્યારે ઓક્સિજન વાતાવરણમાં રહે છે. કુલ મળીને, કાર્બનિક કાર્બન અને પિરાઇટને દફનાવવાથી આજે દર વર્ષે O ઉત્પન્ન થાય છે. આ વૈશ્વિક ઓક્સિજન સ્રોતોમાંથી ચોખ્ખો O પ્રવાહ બનાવે છે. ઓક્સિજનના પરિવર્તનના દરની ગણતરી વૈશ્વિક સ્રોતો અને સિંક વચ્ચેના તફાવત પરથી કરી શકાય છે. ઓક્સિજન સિંકમાં જ્વાળામુખીમાંથી ઘટાડેલા વાયુઓ અને ખનિજો, રૂપાંતર અને હવામાનનો સમાવેશ થાય છે. આ ઓક્સિજન-સિંક ફ્લક્સ અને ઘટાડેલા ગેસના ફ્લક્સને કાર્બનિક કાર્બન જેવા રિડક્ટન્ટ્સના દફન સાથે સંકળાયેલા O2 ના ફ્લક્સ દ્વારા ઓળંગી ગયા પછી જીઓઈની શરૂઆત થઈ હતી. હવામાન પદ્ધતિઓ માટે, આજે દર વર્ષે O નું પ્રમાણ જ્વાળામુખીમાંથી ઘટેલા ખનિજો અને વાયુઓ, રૂપાંતર, દરિયાનું પાણી અને દરિયાની સપાટીમાંથી ઉષ્મા છિદ્રોથી બનેલા સિંકમાં જાય છે. બીજી બાજુ, દર વર્ષે O નું પ્રમાણ આજે પ્રકાશરાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા વાતાવરણમાં ઘટાડેલા વાયુઓને ઓક્સિડાઇઝ કરે છે. પ્રારંભિક પૃથ્વી પર, ખંડોનું ઓક્સિડેટીવ હવામાન દેખીતી રીતે ખૂબ ઓછું હતું (દા. ત., લાલ પથારીનો અભાવ) અને તેથી ઓક્સિજન પર હવામાન સિંક મહાસાગરોમાં ઘટાડેલા વાયુઓ અને ઓગળેલા લોખંડની સરખામણીમાં નગણ્ય હોત. મહાસાગરોમાં ઓગળેલું લોખંડ O2 સિંકનું ઉદાહરણ છે. આ સમય દરમિયાન ઉત્પાદિત મુક્ત ઓક્સિજનને રાસાયણિક રીતે ઓગળેલા લોખંડ દ્વારા કબજે કરવામાં આવ્યો હતો, જે આયર્ન ફે અને ફે 2 + ને પાણીમાં અદ્રાવ્ય મેગ્નેટાઇટ () માં રૂપાંતરિત કરે છે, અને મિનેસોટા અને પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના પિલબારામાં જોવા મળતી બેન્ડેડ આયર્ન રચનાઓ બનાવવા માટે છીછરા સમુદ્રના તળિયે ડૂબી જાય છે. ઓક્સિજન સિંકને ખતમ કરવામાં 5 કરોડ વર્ષ કે તેથી વધુ સમય લાગ્યો હતો. પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર અને કાર્બનિક દફનનો સંકળાયેલ દર પણ ઓક્સિજનના સંચયના દરને અસર કરે છે. જ્યારે જમીનના છોડ ડેવોનિયનમાં ખંડોમાં ફેલાતા હતા, ત્યારે વધુ કાર્બનિક કાર્બન દફનાવવામાં આવ્યું હતું અને સંભવતઃ ઉચ્ચ O2 સ્તર થવાની મંજૂરી આપી હતી. આજે, એક O પરમાણુ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ડૂબકી દ્વારા તેનો વપરાશ થાય તે પહેલાં હવામાં વિતાવતો સરેરાશ સમય લગભગ 20 લાખ વર્ષ છે. તે રહેઠાણનો સમય ભૂસ્તરીય સમયમાં પ્રમાણમાં ટૂંકો હોય છે; તેથી ફેનેરોઝોઇકમાં, પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાઓ હોવી જોઈએ જે વાતાવરણીય O સ્તરને પ્રાણી જીવન માટે યોગ્ય મર્યાદામાં રાખે છે. તબક્કાઓ દ્વારા ઉત્ક્રાંતિ પ્રેસ્ટન ક્લાઉડે મૂળ પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો કે પ્રથમ સાયનોબેક્ટેરિયાએ ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવાની ક્ષમતા વિકસાવી હતી પરંતુ ઓક્સિજનયુક્ત વાતાવરણમાં રહેવા માટે હજી સુધી ઉત્સેચકો (જેમ કે સુપરઓક્સાઇડ ડિસમ્યુટેઝ) વિકસાવ્યા ન હતા. આ સાયનોબેક્ટેરિયાને પ્રારંભિક સમુદ્રમાં ઘટેલા લોહ આયર્ન, ફે (II) ના ઉચ્ચ સ્તર દ્વારા તેના ઝડપી નિરાકરણ દ્વારા તેમના પોતાના ઝેરી ઓક્સિજનના કચરાથી સુરક્ષિત કરવામાં આવ્યા હોત. તેમણે સૂચવ્યું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા છોડવામાં આવેલા પ્રાણવાયુએ ફે (II) ને ફેરિક આયર્ન, ફે (III) માં ઓક્સિડાઇઝ કર્યું હતું, જે સમુદ્રના પાણીમાંથી બહાર નીકળીને પટ્ટાવાળી આયર્નની રચના કરે છે. તેમણે આર્કિયનના અંતમાં પટ્ટાવાળી લોખંડની રચનાના સંચયના મહાન શિખરને ઓક્સિજન સાથે જીવવા માટેની પદ્ધતિઓના ઉત્ક્રાંતિ માટેના સંકેત તરીકે અર્થઘટન કર્યું. આનાથી સ્વ-ઝેરનો અંત આવ્યો અને સાયનોબેક્ટેરિયામાં વસ્તી વિસ્ફોટ થયો જેણે ઝડપથી સમુદ્રને ઓક્સિજનયુક્ત કર્યો અને પટ્ટાવાળી આયર્ન રચનાના સંચયને સમાપ્ત કર્યો. જો કે, પ્રિકેમ્બ્રિયન સ્તરની સુધારેલી તારીખ દર્શાવે છે કે ઓક્સિજન-કોપિંગ મિકેનિઝમ્સના ઉત્ક્રાંતિને પગલે ખૂબ જ ટૂંકા ગાળામાં થવાને બદલે, થાપણોનું અંતમાં આર્કિયન શિખર લાખો વર્ષોમાં ફેલાયેલું હતું. આનાથી ક્લાઉડની પૂર્વધારણાને અસમર્થનીય બનાવી દીધી. મોટાભાગના આધુનિક અર્થઘટનો જીઓઇને એક લાંબી, લાંબી પ્રક્રિયા તરીકે વર્ણવે છે જે એક અચાનક ઘટનાને બદલે સેંકડો લાખો વર્ષોમાં થઈ હતી, જેમાં ઓક્સિજન સિંકની ક્ષમતા અને ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષકની ઉત્પાદકતાના સંબંધમાં વાતાવરણીય ઓક્સિજનની માત્રામાં વધઘટ થતી હતી. તાજેતરમાં, બેક્ટેરિયાના પરિવારોની શોધ કરવામાં આવી છે જે સાયનોબેક્ટેરિયાને નજીકથી મળતા આવે છે પરંતુ પ્રકાશસંશ્લેષણ ક્ષમતા ધરાવતા હોવાના કોઈ સંકેત દર્શાવતા નથી. આ સાયનોબેક્ટેરિયાના પ્રારંભિક પૂર્વજોમાંથી ઉતરી આવ્યા હોઈ શકે છે, જેમણે પાછળથી જ પાર્શ્વીય જનીન સ્થાનાંતરણ દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણ ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી હતી. મોલેક્યુલર ઘડિયાળની માહિતીના આધારે, ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા પ્રકાશસંશ્લેષણની ઉત્ક્રાંતિ લગભગ 2.5 અબજ વર્ષ પહેલાં અગાઉ વિચારવામાં આવી હતી તેના કરતાં ઘણી પાછળથી થઈ હોઈ શકે છે. આ ઓક્સિજન પ્રકાશસંશ્લેષણની ઉત્ક્રાંતિ અને નોંધપાત્ર વાતાવરણીય ઓક્સિજનના દેખાવ વચ્ચેનું અંતર ઘટાડે છે. બીજી શક્યતા એ છે કે પ્રારંભિક સાયનોબેક્ટેરિયા મહત્વપૂર્ણ પોષક તત્ત્વો માટે ભૂખ્યા હતા, અને આ તેમની વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરે છે. જો કે, દુર્લભ પોષક તત્ત્વો, આયર્ન, નાઇટ્રોજન અને ફોસ્ફરસનો અભાવ, સાયનોબેક્ટેરિયાની વસ્તીના વિસ્ફોટ અને ઝડપી ઓક્સિજનકરણને ધીમું કરી શક્યો હોત, પરંતુ અટકાવી શક્યો ન હોત. ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા પ્રકાશસંશ્લેષણની ઉત્ક્રાંતિને પગલે વાતાવરણના ઓક્સિજનકરણમાં વિલંબનું કારણ યુવાન પૃથ્વી પર વિવિધ ઓક્સિજન સિંકની હાજરીમાં છે. નિકલ દુકાળ પ્રારંભિક કેમોસિન્થેટિક સજીવો સંભવતઃ મિથેન ઉત્પન્ન કરે છે, જે મોલેક્યુલર ઓક્સિજન માટે એક મહત્વપૂર્ણ જાળ છે, કારણ કે મિથેન યુવી કિરણોત્સર્ગની હાજરીમાં સરળતાથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) અને પાણીમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. આધુનિક મિથેનોજેન્સને એન્ઝાઇમ કોફેક્ટર તરીકે નિકલની જરૂર પડે છે. જેમ જેમ પૃથ્વીનું પોપડું ઠંડુ થતું ગયું અને જ્વાળામુખીના નિકલનો પુરવઠો ઘટતો ગયો, તેમ તેમ ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા શેવાળ મિથેન ઉત્પાદકોને પાછળ છોડવા લાગ્યા અને વાતાવરણની ઓક્સિજનની ટકાવારીમાં સતત વધારો થતો ગયો. 2. 7 થી 2.4 અબજ વર્ષો પહેલા, નિકલ જમા થવાનો દર આજના 400 ગણા સ્તરથી સતત ઘટ્યો હતો. આ નિકલનો દુકાળ જીઓઈની શરૂઆતમાં સલ્ફાઇડ હવામાનમાં ઉછાળા દ્વારા કંઈક અંશે બફર કરવામાં આવ્યો હતો, જે મહાસાગરોમાં કેટલાક નિકલ લાવ્યા હતા, જેના વિના મિથેનોજેનિક સજીવો વધુ ઝડપથી ઘટ્યા હોત, જે પૃથ્વીને હ્યુરોનિયન હિમનદી દરમિયાન જોવા મળતી પરિસ્થિતિઓ કરતાં વધુ ગંભીર અને લાંબા સમય સુધી ટકી રહેલી બરફની સ્થિતિમાં ડૂબી ગયા હોત. ફ્લક્સમાં વધારો એક પૂર્વધારણા એવી દલીલ કરે છે કે જીઓઈ પ્રકાશસંશ્લેષણનું તાત્કાલિક પરિણામ હતું, જો કે મોટાભાગના વૈજ્ઞાનિકો સૂચવે છે કે ઓક્સિજનમાં લાંબા ગાળાની વૃદ્ધિ થવાની શક્યતા વધુ છે. કેટલાક નમૂના પરિણામો કાર્બન દફનમાં લાંબા ગાળાના વધારાની શક્યતાઓ દર્શાવે છે, પરંતુ તારણો અનિશ્ચિત છે. સિંકમાં ઘટાડો વધતી ફ્લક્સ પૂર્વધારણામાંથી વિપરીત, એવી ઘણી પૂર્વધારણાઓ છે જે જીઓઈને સમજાવવા માટે સિંકમાં ઘટાડાનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે. એક સિદ્ધાંત સૂચવે છે કે જ્વાળામુખી વાયુઓમાંથી બાષ્પીભવનની રચના વધુ ઓક્સિડાઇઝ્ડ હતી. અન્ય એક સિદ્ધાંત સૂચવે છે કે મેટામોર્ફિક વાયુઓનો ઘટાડો અને સર્પિનાઇઝેશન એ જીઓઈની મુખ્ય ચાવી છે. મેટામોર્ફિક પ્રક્રિયાઓમાંથી મુક્ત થતા હાઇડ્રોજન અને મિથેન પણ સમય જતાં પૃથ્વીના વાતાવરણમાંથી ખોવાઈ જાય છે અને પોપડાને ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. વૈજ્ઞાનિકોને સમજાયું કે હાઇડ્રોજન મિથેન ફોટોલિસિસ નામની પ્રક્રિયા દ્વારા અવકાશમાં છટકી જશે, જેમાં મિથેન ઉપલા વાતાવરણમાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશની ક્રિયા હેઠળ વિઘટિત થાય છે અને તેના હાઇડ્રોજનને મુક્ત કરે છે. પૃથ્વી પરથી અવકાશમાં હાઇડ્રોજનના પલાયનથી પૃથ્વીનું ઓક્સિડાઇઝેશન થયું હોવું જોઈએ કારણ કે હાઇડ્રોજનના નુકસાનની પ્રક્રિયા રાસાયણિક ઓક્સિડેશન છે. હાઇડ્રોજનમાંથી બહાર નીકળવાની આ પ્રક્રિયામાં મિથેનોજેન્સ દ્વારા મિથેનનું ઉત્પાદન જરૂરી હતું, જેથી મિથેનોજેન્સ ખરેખર વાતાવરણના ઓક્સિડેશન માટે જરૂરી પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં મદદ કરે. ટેક્ટોનિક ટ્રિગર એક પૂર્વધારણા સૂચવે છે કે ઓક્સિજનના વધારાને કારણે પૃથ્વીમાં ટેક્ટોનિકલી સંચાલિત ફેરફારોની રાહ જોવી પડી હતી, જેમાં શેલ્ફ સમુદ્રના દેખાવનો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં ઘટાડેલા કાર્બનિક કાર્બન કાંપ સુધી પહોંચી શકે છે અને તેને દફનાવી શકાય છે. સબડક્શન ઝોનની આસપાસ ગ્રેફાઇટ અથવા હીરા તરીકે ઘટાડેલા કાર્બનને દફનાવવાથી વાતાવરણમાં મોલેક્યુલર ઓક્સિજન છોડવામાં આવ્યો. સબડક્શન ઝોનની આસપાસ રચાયેલા સલ્ફરમાં સમૃદ્ધ ઓક્સિડાઇઝ્ડ મેગ્માનો દેખાવ એ વાતની પુષ્ટિ કરે છે કે પૃથ્વીના વાતાવરણના ઓક્સિજનકરણમાં ટેકટોનિક શાસનમાં ફેરફારોએ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી છે. નવા ઉત્પાદિત ઓક્સિજનનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ મહાસાગરોમાં વિવિધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં કરવામાં આવ્યો હતો, મુખ્યત્વે આયર્ન સાથે. પુરાવા જૂના ખડકોમાં જોવા મળે છે જેમાં વિશાળ પટ્ટાવાળી લોખંડની રચનાઓ હોય છે જે દેખીતી રીતે આ લોખંડ અને ઓક્સિજનને પ્રથમ સંયુક્ત તરીકે મૂકવામાં આવે છે; મોટાભાગના હાલના આયર્ન ઓર આ થાપણોમાં આવેલા છે. એવું માનવામાં આવતું હતું કે સાયનોબેક્ટેરિયામાંથી છોડવામાં આવેલા ઓક્સિજનના પરિણામે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થઈ હતી જેણે રસ્ટ પેદા કર્યો હતો, પરંતુ એવું લાગે છે કે આયર્નની રચનાઓ એનોક્સિજેનિક ફોટોટ્રોફિક આયર્ન-ઓક્સિડાઇઝિંગ બેક્ટેરિયાને કારણે થઈ હતી, જેને ઓક્સિજનની જરૂર નથી. પુરાવા સૂચવે છે કે જ્યારે પણ નાના જમીન સમૂહ સુપર-ખંડની રચના કરવા માટે ટકરાતા ત્યારે ઓક્સિજનનું સ્તર વધી જતું હતું. ટેકટોનિક દબાણ પર્વતમાળાઓ પર દબાણ કરે છે, જે પ્રકાશસંશ્લેષક સાયનોબેક્ટેરિયાને ખવડાવતા સમુદ્રમાં મુક્ત થતા પોષક તત્ત્વોનું ધોવાણ કરે છે. વિસંગતતા અન્ય એક પૂર્વધારણા વાતાવરણનું એક મોડેલ રજૂ કરે છે જે વિસંગતતા દર્શાવે છેઃ ઓક્સિજનની સાંદ્રતાની બે સ્થિર સ્થિતિ. સ્થિર ઓછી ઓક્સિજન સાંદ્રતાની સ્થિતિ (0.02%) મિથેન ઓક્સિડેશનનો ઊંચો દર અનુભવે છે. જો કોઈ ઘટના ઓક્સિજનનું સ્તર મધ્યમ થ્રેશોલ્ડથી ઉપર ઉઠાવે છે, તો ઓઝોન સ્તરની રચના યુવી કિરણોને રક્ષણ આપે છે અને મિથેન ઓક્સિડેશનને ઘટાડે છે, ઓક્સિજનને 21 ટકા કે તેથી વધુની સ્થિર સ્થિતિમાં વધારે છે. ગ્રેટ ઓક્સિજનેશન ઇવેન્ટને પછી નીચલાથી ઉપલા સ્થિર રાજ્યોમાં સંક્રમણ તરીકે સમજી શકાય છે. વધતા ફોટોપેરિયોડ સાયનોબેક્ટેરિયા રાત્રે લગભગ તેટલા જ ઓક્સિજનનો વપરાશ કરે છે જેટલા તેઓ દિવસ દરમિયાન ઉત્પન્ન કરે છે. જો કે, પ્રયોગો દર્શાવે છે કે સાયનોબેક્ટેરિયલ સાદડીઓ લાંબા ફોટોપેરિઓડ્સ સાથે વધુ ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરે છે. પૃથ્વીનો પરિભ્રમણ સમયગાળો તેની રચનાના થોડા સમય પછી લગભગ છ કલાકનો હતો, 4.5 અબજ વર્ષો પહેલા, પરંતુ પેલિયોપ્રોટેરોઝોઇકમાં 2.4 અબજ વર્ષો પહેલા વધીને 21 કલાક થયો હતો. 700 મિલિયન વર્ષ પહેલાં શરૂ થયેલો પરિભ્રમણ સમયગાળો ફરીથી વધીને 24 કલાકના તેના વર્તમાન મૂલ્ય સુધી પહોંચ્યો. સાયનોબેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પાદિત ઓક્સિજનની કુલ માત્રા લાંબા દિવસો સાથે સમાન રહે છે, પરંતુ દિવસ જેટલો લાંબો હોય છે, તેટલો વધુ સમય ઓક્સિજનને પાણીમાં ફેલાવવો પડે છે. ઓક્સિજનકરણના પરિણામો આખરે, બે મુખ્ય પરિણામો સાથે વાતાવરણમાં ઓક્સિજન એકઠા થવા લાગ્યા. ઓક્સિજન સંભવતઃ વાતાવરણીય મિથેન (એક મજબૂત ગ્રીનહાઉસ ગેસ) ને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (એક નબળો) અને પાણીમાં ઓક્સિડાઇઝ કરે છે. આનાથી પૃથ્વીના વાતાવરણની ગ્રીનહાઉસ અસર નબળી પડી, જેનાથી ગ્રહોની ઠંડક થઈ, જેણે હ્યુરોનિયન હિમનદી તરીકે ઓળખાતા હિમયુગોની શ્રેણી શરૂ કરી હોવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે, જે 2.45-2.22 અબજ વર્ષો પહેલાંની વય શ્રેણીને બંધ કરે છે. ઓક્સિજનની વધતી સાંદ્રતાએ જૈવિક વૈવિધ્યકરણ માટે નવી તક પૂરી પાડી, તેમજ ખડકો, રેતી, માટી અને અન્ય ભૌગોલિક સબસ્ટ્રેટ્સ અને પૃથ્વીની હવા, મહાસાગરો અને અન્ય સપાટીના પાણી વચ્ચે રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સ્વરૂપમાં જબરદસ્ત ફેરફારો કર્યા. કાર્બનિક પદાર્થોના કુદરતી રિસાયક્લિંગ છતાં, ઓક્સિજનની વ્યાપક ઉપલબ્ધતા ન થાય ત્યાં સુધી જીવન ઊર્જાત્મક રીતે મર્યાદિત રહ્યું હતું. ઓક્સિજનની ઉપલબ્ધતાએ વૈશ્વિક પર્યાવરણીય અસરો સાથે જીવંત સજીવો માટે ઉપલબ્ધ મુક્ત ઊર્જામાં ઘણો વધારો કર્યો છે. ઉદાહરણ તરીકે, જીઓઈ પછી મિટોકોન્ડ્રિયા વિકસિત થયું, જે સજીવોને વધુને વધુ જટિલ ઇકોસિસ્ટમ્સમાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી નવી, વધુ જટિલ આકારવિજ્ઞાનનો ઉપયોગ કરવા માટે ઊર્જા આપે છે, જો કે આ અંતમાં પ્રોટેરોઝોઇક અને કેમ્બ્રિયન સુધી દેખાતા ન હતા. ખનિજ વૈવિધ્યકરણમાં ભૂમિકા ધ ગ્રેટ ઓક્સિજનેશન ઇવેન્ટે ખનિજોની વિવિધતામાં વિસ્ફોટક વૃદ્ધિને વેગ આપ્યો, જેમાં ઘણા તત્વો પૃથ્વીની સપાટીની નજીક એક અથવા વધુ ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્વરૂપોમાં જોવા મળે છે. એવો અંદાજ છે કે આજે પૃથ્વી પર મળી આવતા કુલ 4,500 ખનીજમાંથી 2,500થી વધુ માટે જીઓઈ સીધું જવાબદાર હતું. આમાંના મોટાભાગના નવા ખનિજો ગતિશીલ આવરણ અને પોપડાની પ્રક્રિયાઓને કારણે હાઇડ્રેટેડ અને ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્વરૂપો તરીકે રચાયા હતા. સાયનોબેક્ટેરિયાના ઉત્ક્રાંતિમાં ભૂમિકા એન્ટાર્કટિકાના લેક ફ્રીક્સેલમાં કરવામાં આવેલા ક્ષેત્ર અભ્યાસોમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું હતું કે ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા સાયનોબેક્ટેરિયાના સાદડીઓ અન્યથા એનોક્સિક વાતાવરણમાં, જાડા બરફ હેઠળ પણ, એક થી બે મિલીમીટર જાડા ઓક્સિજનયુક્ત પાણીનું પાતળું સ્તર ઉત્પન્ન કરે છે. અનુમાન દ્વારા, આ સજીવો વાતાવરણમાં ઓક્સિજન સંચિત થાય તે પહેલાં જ ઓક્સિજન માટે અનુકૂળ થઈ શક્યા હોત. આવા ઓક્સિજન આધારિત સજીવોના ઉત્ક્રાંતિએ આખરે ઓક્સિજનની ઉપલબ્ધતામાં સંતુલન સ્થાપિત કર્યું, જે વાતાવરણનો મુખ્ય ઘટક બની ગયો. યુકેરીયોટ્સની ઉત્પત્તિ એવી દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે કે પ્રાચીન સૂક્ષ્મ વાતાવરણમાં સાયનોબેક્ટેરિયલ પ્રકાશસંશ્લેષણને કારણે ઓક્સિજનના સ્તરમાં સ્થાનિક વધારો આસપાસના બાયોટા માટે અત્યંત ઝેરી હતો, અને આ પસંદગીયુક્ત દબાણથી આર્કિયલ વંશના ઉત્ક્રાંતિ પરિવર્તનને પ્રથમ યુકેરીયોટ્સમાં ફેરવવામાં આવ્યું હતું. પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (આરઓએસ) ના ઉત્પાદનને સંડોવતા ઓક્સિડેટિવ સ્ટ્રેસએ યુકેરીયોસિસ તરફ પ્રારંભિક આર્કિયલ વંશમાં પસંદગીને ચલાવવા માટે અન્ય પર્યાવરણીય તાણ (જેમ કે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ અને/અથવા શુષ્કતા) સાથે સમન્વયમાં કામ કર્યું હોઈ શકે છે. આ પ્રાચીન પૂર્વજ પાસે પહેલેથી જ ડીએનએ જોડી અને પુનઃસંયોજન અને સંભવતઃ અમુક પ્રકારની સેલ ફ્યુઝન મિકેનિઝમ પર આધારિત ડીએનએ રિપેર મિકેનિઝમ્સ હોઈ શકે છે. આર્કિયલ જીનોમ પર આંતરિક આરઓએસ (એન્ડોસિમ્બિયોન્ટ પ્રોટો-માઇટોકૉન્ડ્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત) ની હાનિકારક અસરો આ નમ્ર શરૂઆતથી મેયોટિક સેક્સની ઉત્ક્રાંતિને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. ઓક્સિડેટીવ ડીએનએ નુકસાનના કાર્યક્ષમ ડીએનએ રિપેર માટે પસંદગીયુક્ત દબાણ કોષ-કોષ ફ્યુઝન, સાયટોસ્કેલેટન-મધ્યસ્થી રંગસૂત્રની હિલચાલ અને પરમાણુ પટલના ઉદભવ જેવા લક્ષણોને સમાવતી યુકેરીયોટિક સેક્સની ઉત્ક્રાંતિને પ્રેરિત કરી શકે છે. આમ યુકેરીયોટિક સેક્સ અને યુકેરીયોજેનેસિસની ઉત્ક્રાંતિ સંભવતઃ અવિભાજ્ય પ્રક્રિયાઓ હતી જે ડીએનએ રિપેરને સરળ બનાવવા માટે મોટા ભાગમાં વિકસિત થઈ હતી. મિટોકોન્ડ્રિયાની ઉત્ક્રાંતિ, જે ઓક્સિજનયુક્ત વાતાવરણ માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે, તે જીઓઈ દરમિયાન થઈ હોઈ શકે છે. જો કે, અન્ય લેખકો શંકા વ્યક્ત કરે છે કે જીઓઈ મજબૂત પુરાવાના અભાવને કારણે વ્યાપક યુકેરીયોટિક વૈવિધ્યકરણમાં પરિણમ્યું છે, અને નિષ્કર્ષ કાઢે છે કે મહાસાગરો અને વાતાવરણનું ઓક્સિજનકરણ આવશ્યકપણે પર્યાવરણીય અને શારીરિક વિવિધતામાં વધારો તરફ દોરી જતું નથી. લોમાગુંડી-જટુલી ઘટના ઓક્સિજનની માત્રામાં વધારો રેખીય ન હતોઃ તેના બદલે, આશરે 2.3 ગા પહેલા ઓક્સિજનની માત્રામાં વધારો થયો હતો, ત્યારબાદ લગભગ 2.1 ગા પહેલા ઘટાડો થયો હતો. ઓક્સિજનમાં આ વધારાને લોમાગુંડી-જટુલી ઘટના (એલજેઈ) અથવા લોમાગુંડી ઘટના કહેવામાં આવે છે, (દક્ષિણ રોડ્સેશિયાના જિલ્લા માટે નામ આપવામાં આવ્યું છે) અને આ સમયગાળાને જટુલિયન કહેવામાં આવે છે; હાલમાં તેને રયેશિયન સમયગાળાનો ભાગ માનવામાં આવે છે. લોમાગુંડી-જટુલી ઘટના દરમિયાન, વાતાવરણમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ આધુનિક સ્તરની સમાન ઊંચાઈએ પહોંચ્યું હતું, જે પછીના તબક્કા દરમિયાન નીચલા સ્તરે પાછું ફર્યું હતું, જેના કારણે બ્લેક શેલ્સ (ખડકો કે જેમાં મોટા પ્રમાણમાં કાર્બનિક પદાર્થો હોય છે જે અન્યથા ઓક્સિજન દ્વારા બળી ગયા હોત) જમા થયા હતા. ઓક્સિજનના સ્તરમાં આ ઘટાડાને કહેવાય છે. આ ઘટનાના પુરાવા વૈશ્વિક સ્તરે મળી આવ્યા છેઃ ફેનોસ્કાન્ડિયા અને ઉત્તર રશિયા, સ્કોટલેન્ડ, યુક્રેન, ચીન, ઉત્તર અમેરિકામાં વ્યોમિંગ ક્રેટન, બ્રાઝિલ, ઉરુગ્વે, ગેબોન, ઝિમ્બાબ્વે, દક્ષિણ આફ્રિકા, ભારત અને ઓસ્ટ્રેલિયામાં. આ ઘટના પૂરી થયા પછી પણ મહાસાગરો થોડા સમય માટે ઓક્સિજનથી સમૃદ્ધ રહ્યા હોય તેવું લાગે છે. એવી ધારણા કરવામાં આવી છે કે યુકેરીયોટ્સ સૌપ્રથમ લોમાગુંડી-જટુલી ઘટના દરમિયાન વિકસિત થયા હતા. બોરિંગ બિલિયન પણ જુઓ-1.8 અને 0.8 અબજ વર્ષો પહેલાનો પૃથ્વીનો ઇતિહાસ, જે ટેકટોનિક સ્થિરતા, આબોહવાની સ્થિરતા અને ખૂબ જ નીચા ઓક્સિજન સ્તર સાથે ધીમી જૈવિક ઉત્ક્રાંતિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને હિમપ્રપાતનો કોઈ પુરાવો નથી ઓક્સિજનનો ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ઇતિહાસ-પૃથ્વીના મહાસાગરો અને વાતાવરણમાં મુક્ત ઓક્સિજનના વિકાસની સમયરેખા જાંબલી પૃથ્વીની પૂર્વધારણા-પૂર્વધારણા કે પ્રારંભિક પ્રકાશસંશ્લેષણ જાંબલી પ્રકાશને પ્રતિબિંબિત કરે છે દુર્લભ પૃથ્વીની પૂર્વધારણા-પૂર્વધારણા કે જટિલ બહારની દુનિયાનું જીવન એક અત્યંત દુર્લભ ઘટના છે સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ જીવનની પેલિઓપ્રોટેરોઝોઇક ઉત્પત્તિ પૃથ્વીના ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ઇતિહાસમાં ઓક્સિજન ઘટનાઓ જીવમંડળ લુપ્ત થવાની ઘટનાઓની સામૂહિક લુપ્તતા સમયરેખા હવામાન પૂર્વધારણાઓ