Milliard år gammel søaflejring giver spor til Jordens gamle biosfære

En prøve af gammel ilt, drillet ud af en 1,4 milliarder år gammel fordampningssøaflejring i Ontario, giver friske beviser for, hvordan Jordens atmosfære og biosfære var i intervallet op til fremkomsten af ​​dyreliv.

Fundene, offentliggjort i tidsskriftet Natur , repræsenterer den ældste måling af atmosfæriske iltisotoper med næsten en milliard år. Resultaterne understøtter tidligere forskning, der tyder på, at iltniveauer i luften i denne tid i Jordens historie var en lille brøkdel af, hvad de er i dag på grund af en meget mindre produktiv biosfære.

"Det er blevet foreslået i mange årtier nu, at atmosfærens sammensætning har varieret betydeligt gennem tiden, " siger Peter Crockford, der ledede studiet som ph.d. studerende ved McGill University. "Vi giver utvetydige beviser for, at det faktisk var meget anderledes for 1,4 milliarder år siden."

Undersøgelsen giver den ældste målestok til dato for, hvad jordforskere omtaler som "primærproduktion, "hvor mikroorganismer i bunden af ​​fødekæden - alger, cyanobakterier, og lignende - producere organisk stof fra kuldioxid og hælde ilt i luften.

En mindre biosfære

"Denne undersøgelse viser, at primærproduktionen for 1,4 milliarder år siden var meget mindre end i dag, " siger senior medforfatter Boswell Wing, som hjalp med at overvåge Crockfords arbejde hos McGill. "Det betyder, at størrelsen af ​​den globale biosfære skulle være mindre, og sandsynligvis bare ikke gav nok mad - organisk kulstof - til at understøtte en masse komplekst makroskopisk liv, " siger Wing, nu lektor i geologiske videnskaber ved University of Colorado i Boulder.

For at komme med disse resultater, Crockford gik sammen med kolleger fra Yale University, University of California Riverside, og Lakehead University i Thunder Bay, Ontario, som havde indsamlet uberørte prøver af gamle salte, kendt som sulfater, fundet i en sedimentær klippeformation nord for Lake Superior. Crockford transporterede prøverne til Louisiana State University, hvor han arbejdede tæt sammen med medforfatterne Huiming Bao, Justin Hayles, og Yongbo Peng, hvis laboratorium er et af en håndfuld i verden, der bruger en specialiseret massespektrometriteknik, der er i stand til at sondere sådanne materialer for sjældne oxygenisotoper i sulfater.

Værket kaster også nyt lys over en strækning af Jordens historie kendt som "den kedelige milliard", fordi det gav lidt tilsyneladende biologiske eller miljømæssige ændringer.

"Dæmpet primær produktivitet i midten af ​​den proterozoiske æra - for omkring 2 milliarder til 800 millioner år siden - har længe været underforstået, men ingen hårde data var blevet genereret for at give stærk støtte til denne idé, " bemærker Galen Halverson, en medforfatter af undersøgelsen og lektor i jord- og planetvidenskab ved McGill. "Det efterlod muligheden åben for, at der var en anden forklaring på, hvorfor det midterste proterozoiske hav var så uinteressant, i form af produktion og aflejring af organisk kulstof." Crockfords data "giver det direkte bevis for, at denne kedelige kulstofcyklus skyldtes lav primær produktivitet."

Exoplanet ledetråde

Resultaterne kan også hjælpe med at informere astronomers søgen efter liv uden for vores eget solsystem.

"I det meste af Jordens historie var vores planet befolket med mikrober, og projicerer ind i fremtiden, vil de sandsynligvis være planetens forvaltere længe efter, at vi er væk, " siger Crockford, nu postdoc-forsker ved Princeton University og Israels Weizmann Institute of Science. "At forstå de miljøer, de former, informerer os ikke kun om vores egen fortid, og hvordan vi kom hertil, men giver også fingerpeg om, hvad vi kan finde, hvis vi opdager en beboet exoplanet."