Undersøgelse udfordrer almindeligt syn på iltmangel på Jorden for 2 milliarder år siden

Shungite, en unik kulstofrig sedimentær sten fra Rusland aflejret for 2 milliarder år siden, har spor om iltkoncentrationer på jordens overflade på det tidspunkt. Ledet af professor Kurt Konhauser ved University of Alberta og professor Kalle Kirsimäe ved University of Tartu, et internationalt forskerhold, der involverer andre kolleger fra Frankrig, Norge, Rusland, og USA, har fundet påfaldende højt molybdæn, uran, og rheniumkoncentrationer, samt forhøjede uran-isotopforhold i borekerner, der dissekerer shungit-bjergarterne. Disse spormetaller menes kun at være almindelige i jordens oceaner og sedimenter, når der er rigeligt med ilt omkring. Forskerne fandt ud af, at sådanne spormetalkoncentrationer er uovertrufne i Jordens tidlige historie, tyder på forhøjede niveauer af ilt på det tidspunkt, hvor shungitten blev aflejret.

"Det, der er forvirrende er, at de bredt accepterede modeller af Jordens kulstof- og iltcyklusser forudsiger, at shungit skulle være blevet aflejret på et tidspunkt med hurtigt fald i iltniveauet, " siger Mänd, en ph.d. kandidat ved University of Alberta og hovedforfatter af undersøgelsen.

De fleste forskere er enige om, at atmosfæriske iltniveauer steg markant for omkring 2,4 milliarder år siden – kendt som Great Oxidation Event (GOE) – og nåede omkring halvdelen af ​​moderne niveauer med omkring 2,1 milliarder år. GOE blev også ledsaget af et skift i kulstofisotopforhold i sedimentære bjergarter. Til videnskabsmænd, dette passer til historien - de unormale kulstofisotopforhold afspejler nedgravningen af ​​enorme mængder plankton som organisk stof i havsedimenter, hvilket igen fører til generering af overskydende ilt. Men den fremherskende forståelse er, at umiddelbart efter denne periode med høje koncentrationer, iltniveauet faldt igen og forblev lavt i næsten en milliard år under Jordens såkaldte 'middelalder'.

"Friske borekerner, som vi fik fra Lake Onega-området med støtte fra University of Tartu og Tallinn University of Technology, giver nogle af de bedste klippearkiver til at tyde miljøforholdene umiddelbart efter GOE, " siger Kirsimäe, koordinator for geologisk feltarbejde.

"Det, vi fandt, modsiger den fremherskende opfattelse - i det væsentlige har vi klare beviser for, at atmosfæriske iltniveauer steg endnu mere, efter at kulstofisotopanomalien ophørte, " siger Mänd. "Dette vil tvinge det jordvidenskabelige samfund til at genoverveje, hvad der drev kulstof- og iltkredsløbene på den tidlige Jord."

Disse nye resultater er også afgørende for at forstå udviklingen af ​​komplekst liv. Jordens 'middelalder' repræsenterer baggrunden for udseendet af eukaryoter. Eukaryoter, forløberne for alt komplekst liv, inklusive dyr som os selv, kræver generelt høje iltniveauer i deres miljø for at trives. Dette arbejde styrker nu forslaget om, at passende betingelser for udviklingen af ​​komplekst liv på den tidlige Jord eksisterede i meget længere tid end tidligere antaget. Som sådan, resultaterne understøtter indirekte tidligere undersøgelser, hvor prof. Konhauser var involveret, som afslørede store, potentielt eukaryote sporfossiler så gamle som 2,1 milliarder år.

På trods af disse nye fremskridt, forsinkelsen mellem den første stigning af ilt og fremkomsten og udstrålingen af ​​eukaryoter, forbliver et område for aktiv forskning; en, som University of Tartu og University of Alberta forskere er godt positionerede til at hjælpe med at besvare.