Hvad forsinkede Jordens iltning?

Drift af en massiv biosfære på Jorden, fotosyntese er den lysmedierede reaktion, der omdanner kuldioxid og vand til kulhydrater og ilt. For omkring 2,3 milliarder år siden, denne reaktion førte til en dramatisk iltning af Jordens atmosfære.

Der findes beviser for, at iltfrigivende fotosyntese udvikler sig meget tidligere-måske så tidligt som for 3 milliarder år siden. Imidlertid, den iltrige atmosfære, vi tager for givet i dag, har eksisteret i kun omkring 10 procent af Jordens 4,5 milliarder år lange historie. Hvorfor skete iltning af atmosfæren så meget senere end udviklingen af ​​iltfrigivende fotosyntese?

"Den slående forsinkelse er forblevet et varigt puslespil inden for jordhistorie og planetvidenskab, "siger Christopher Reinhard, en adjunkt på School of Earth and Atmospheric Sciences (EAS).

Reinhard, tidligere EAS postdoktoral forsker Kazumi Ozaki, og samarbejdspartnere har foreslået en løsning på puslespillet. Deres fund, udgivet i Naturkommunikation , foreslå, at i havene på den tidlige jord, iltfrigivende fotosyntetisatorer kunne ikke konkurrere effektivt med deres primitive modstykker.

Moderne fotosyntetikere forbruger vand og frigiver ilt. Primitive forbruger i stedet opløste jernioner - hvilket ville have været rigeligt i havene på den tidlige jord. De producerer rust som et biprodukt i stedet for ilt.

Ved hjælp af eksperimentel mikrobiologi, genomik, og storstilet biogeokemisk modellering, "vi fandt ud af, at fotosyntetiske bakterier, der bruger jern i stedet for vand, er hårde konkurrenter om lys og næringsstoffer, "siger Ozaki, papirets første forfatter og nu adjunkt ved Institut for Miljøvidenskab ved Toho University, i Japan. "Vi foreslår, at deres evne til at udkonkurrere iltproducerende fotosyntetisatorer er en vigtig komponent i Jordens globale iltcyklus."

Undersøgelsen er en del af Reinhards forskningsmål for at forstå, hvordan udviklingen af ​​den fotosyntetiske biosfære kontrollerede sammensætningen af ​​Jordens atmosfære. "Vi ønsker at forstå tidspunktet for store biologiske innovationer og deres indvirkning på kemien i Jordens oceaner og atmosfære. Vi anser disse principper for at være centrale for at forstå vores egen evolutionære oprindelse og søgen efter liv ud over vores solsystem."

"Vores resultater bidrager til en dybere viden om de biologiske faktorer, der styrer den langsigtede udvikling af Jordens atmosfære, "Ozaki siger." De giver en bedre mekanistisk forståelse af de faktorer, der fremmer iltning af atmosfærerne på jordlignende planeter ud over vores solsystem. "Resultaterne" giver en helt ny udsigt til at bygge teoretiske modeller af Jordens biogeokemiske iltcyklus. , "Tilføjer Reinhard.