אותות זרמי זרחן הידרותרמיים-געשיים טיפחו חמצון אוקיינוסים במהלך פוספוגנזה מהאדיאקר בדרום סין

ים קדמוני והאוויר שאנו נושמים

היום החמצן באווירנו תומך בשקט בכל נשימה שאנו עושים, אך לפני יותר מ‑600 מיליון שנה מי כדור הארץ רק החלו לאפשר את המהפך הזה. מחקר זה בוחן סלעים מדרום סין כדי לשאול שאלה גדולה: כיצד המזינים בים הקדום, שהגיעו בחלקם מרעידות וגעשיות, עזרו להפוך את כדור הארץ מעולם דל־חמצן לאחד שיכול לתמוך בחיות מורכבות?

רמזים נעולים בסלעי פוספט עשירים

החוקרים התמקדו בפוספוריטים, סלעים עשירים בזרחן המזין, השמורים בבצורת הדושנטואו של האדיאקר באתר שנקרא לונגשי בדרום סין. זרחן הוא מרכיב מפתח לחיים ולעתים קרובות מגביל את כמות החי־צומח המיקרוסקופי שהים יכול לתמוך בה. על‑ידי בחינת טקסטורות הסלע במיקרוסקופ ומדידת הכימיה של 63 דגימות, הם שחזרו כיצד נוצרו הפוספוריטים האלה בים רדוד אך במידה מסוימת מוגבל ששכן על שפת גוש היבשה העתיק יאנגצה.

הרי געש כספקי מזון

כמה קווי ראיות מצביעים על תפקיד חשוב לפעילות געשית והידרותרמית באספקת הזרחן לימים אלה, בנוסף לאספקה הרגילה של נחלים מהיבשה. בסלעים נמצאו רסיסי זכוכית געשי, יחס אורניום‑תוריום גבוה מהרגיל, ותבניות של יסודות אדירים נדירים המאפיינות נוזלים שמסתובבים בסלעי קרקעית חמים. יחס גבוה של סיליקה לאלומיניום מצביע גם הוא על כך שחלק ניכר מהחומר המומס לא הגיע מטין רגיל שנשטף מהיבשות. חישובי מאזן מסה מראים כי סחיפה רגילה לבדה לא הייתה יכולה לספק זרחן מספיק במהירות הדרושה לבניית שכבות פוספוריט עבות כפי שנצפו, בעוד שפליטים קצרים ועוצמתיים ממערכות הידרותרמיות‑געשיות יכלו.

שלוש שלבים בקרקעית הים המשתנה

טקסטורות סלע וטביעות כימיות חושפות כי היו שלושה שלבים עיקריים בבניית הפוספוריט בלונגשי. תחילה, בשלב הידרותרמי ומחליש, נוזלים עשירי זרחן ממקורות געשיים חדרו בעיקר למי קרקעית דלי‑חמצן והסיסו מינרלים לא־אורגניים של פוספט תוך כדי תמיכה לפריחות של ציאנובלסטים ואצות. לאחר מכן הופיע שלב ריכוז אפיזודי, כאשר שינויי מפלס הים וגדילת המינרל דולומיט סייעו לרכז ולנעול את הזרחן. כאשר המגנזיום נשאב לתוך דולומיט חדש, התאפשרה התגבשות קלה יותר של אפטיט, מינרל הפוספט העיקרי, בתוך רצועות חילופיות של דולוסטון ופוספוריט. לבסוף, בשלב העשרת־מחודשת, עמודת המים הפכה עשירה יותר בחמצן, הקהילות המיקרוביאליות המשיכו ללכוד ולהמיר זרחן, ומבנים מיקרוביאליים מובחנים כגון אונקוידים ורשתות סיבים צמחו בתוך המשקעים.

האוקיינוסים מקבלים נשימה

מקטעי כימיים הרגישים לרמות חמצן, כולל דפוסי יסודות נדירים, יחסיות של מתכות‑בעקבות ועצם קיומן או היעדרן של צורות שונות של פיריט, מראים שינוי מתנאי קרקעית יותר מחלישים בסלעים המוקדמים לתנאים יותר מחמצנים בפוספוריטים המיקרוביאליים המאוחרים. זה תואם ראיות מאזורים אחרים כי אוקיינוס האדיאקר חווה פליטות של עליית חמצן. המחקר מציע שזעזועים של זרחן ממערכות הידרותרמיות‑געשיות הרימו זמנית את מגבלות המזון, הגבירו את הפרודוקטיביות הימית וסייעו להניע אפיזודות של חמצון מקומי של הים, אף שרוב החומר האורגני שנוצר הועבר במהירות למחזור.

מדוע הסיפור הקדום הזה חשוב היום

באיחוד פעילות געשית, אספקת מזון, צמיחה מיקרוביאלית ושינויי רמות חמצן, העבודה מציירת תמונה של מערכת כדורית מקושרת בצפיפות במהלך האדיאקר. במקום עלייה איטית ואחידה של חמצן, נראה שהימים הגיבו לפליטות קצרות של זרחן שהבעירו פרצי פרודוקטיביות וחמצון מקומיים. אירועים אלה, המתועדים בפוספוריטים של לונגשי, סביר שהשפיעו על יצירת ים נושם יותר שאיפשר מאוחר יותר לחיות גדולות ומורכבות לפרוח, ומעניקים פרספקטיבה עמוקה יותר על כיצד תהליכים גאולוגיים יכולים לסלול את הדרך לחדשנות ביולוגית.

ציטוט: Han, C., Li, Q., Han, Y. et al. Volcano-hydrothermal phosphorus pulses fostered ocean oxidation during Ediacaran phosphogenesis in South China. Commun Earth Environ 7, 420 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03422-1

מילות מפתח: מעגל הזרחן, אוקיינוס האדיאקר, פעילות הידרותרמית געשית, חמצון האוקיינוס, מצבורי פוספוריט