A Nagy Oxigénezési Esemény (Great Oxygenation Event, GOE) a szabad oxigén légkörünkbe való bevezetésének egyik legfontosabb lépcsője volt. Ezt a légköri változást elsősorban a fotoszintézist végző cianobaktériumok okozták. Bár az oxigéntermelés megjelent már korábban — egyes geokémiai bizonyítékok hárommilliárd évvel ezelőttire vagy ennél korábbira teszik az oxigén kialakulásának kezdetét — a légköri, tartós O2-növekedés, amelyet GOE-nek nevezünk, nagyjából 2,45–2,32 milliárd évvel ezelőtt történt, és maga a folyamat több százmillió évig eltarthatott.
Működés: miért nem halmozódott fel rögtön az oxigén?
A fotoszintézis által termelt oxigén korábban is keletkezett, de nem halmozódott fel a légkörben, mert számos kémiai "nyelő" elnyelte. A legnagyobb szerepet az óceánok oldott vas (Fe2+) játssza: az oxigénnel reagálva vas-oxiddá vált, és kicsapódott, így a szabad oxigén nem került tartósan a levegőbe. A vas oldhatósága — azaz az a tény, hogy az elemi vas és a redukált vas-sók többsége oldódik — fontos szerepet játszott: az óceánokban sok volt az oldott vas, amelyet az oxigén "lekötött". Emellett a vulkáni gázok (pl. H2, H2S) és a lebegő szerves anyagok is oxidálást végeztek, vagyis további kémiai felszívóként működtek.
Földtani jelek: vasérces rétegek és más bizonyítékok
Amint a szabad oksigén az óceánokban találkozott az oldott vassal, az oxidáció vas-oxiddá alakította azt, és hatalmas lerakódásokat hozott létre sávos vaskőzetként. Ezek a "banded iron formation" (BIF) nevű képződmények a archeum és a proterozoikum korszakaiban kifejezetten gyakoriak, és kulcsfontosságú bizonyítékot jelentenek az óceáni oxidációra. Más geokémiai jelek — például a kénizotópok tömegarányának változásai (a masszafüggetlen kénfrakcionálás eltűnése) és a vörösrétegek megjelenése — szintén arra utalnak, hogy jelentős légköri és felszíni oxidáció történt a GOE idején.
Következmények az élővilágra és a klímára
Az újonnan megjelenő oxigén sok korai életforma számára mérgező volt: a korai bioszféra nagy részét alkotó anaerob mikroorganizmusok számára az oxigén oxidatív stresszt jelentett. A cianobaktériumok miközben oxigént termeltek és felépítették sztromatolitjaikat, jelentősen átalakították a környezetet a többi protista számára; sok taxa valószínűleg kihalt volna, míg mások adaptálódtak vagy elszigetelődtek oxigénmentes élőhelyekre. Ugyanakkor az oxigén megjelenése lehetővé tette az oxigénalapú légzést, amely sokkal hatékonyabb energiatermelést tesz lehetővé, és ez hosszú távon hozzájárult a nagyobb, összetettebb életformák evolúciójához.
Klímára gyakorolt hatásként a szabad oxigén elfogyasztotta vagy oxidálta a légköri üvegházhatású gázra — elsősorban a huroniai eljegesedést kiváltó metánt — ami a légkör hővösebbé válásához vezetett. Ennek a közel egyelőre folyamatosan vitatott időszaknak egyik eredményeképpen valószínűleg a Föld valószínűleg egyik legkiterjedtebb jégkorszakát éltük át.
Utóhatások és hosszú távú folyamatok
A GOE nem azonnali átmenet volt: a szabad oxigén szintje a légkörben később is alacsony maradt a jelenlegihez képest, és csak fokozatosan, több lépésben érte el a mai szinteket. A Proterozoikum közepén és később is voltak további oxigenizációs események és lokális eltérések. A légköri és óceáni oxidáció mély hatást gyakorolt a kőzetképződésre, a tápanyagciklusokra és az evolúció irányára — ezért a GOE a Föld történetének egyik legfontosabb környezeti fordulópontja.
Összefoglalva: a GOE a cianobaktériumok által termelt oxigén felhalmozódásának időszaka volt, amelyet kezdetben kémiai nyelők (oldott vas és más redukált anyagok) gátoltak, majd ezek elfogyása után a légkör tartósan oxikussá vált. Ez alapvetően átalakította a bioszférát, a geokémiát és a klímát, és meghatározó tényezővé vált a földi élet későbbi fejlődésében.
