Vulkanudbrud kan have ansporet de første iltnuser i Jordens atmosfære

En ny analyse af 2,5 milliarder år gamle sten fra Australien finder, at vulkanudbrud kan have stimuleret befolkningsstigninger af marine mikroorganismer, skaber de første iltpust i atmosfæren. Dette ville ændre eksisterende historier om Jordens tidlige atmosfære, der antog, at de fleste ændringer i den tidlige atmosfære blev styret af geologiske eller kemiske processer.

Selvom fokuseret på Jordens tidlige historie, forskningen har også konsekvenser for udenjordisk liv og endda klimaændringer. Undersøgelsen ledet af University of Washington, University of Michigan og andre institutioner blev offentliggjort i august i Procedurer fra National Academy of Sciences .

"Det, der er begyndt at blive indlysende i de sidste par årtier, er, at der faktisk er en del forbindelser mellem det faste, ikke -levende jord og livets udvikling, "sagde første forfatter Jana Meixnerová, en UW -doktorand i jord- og rumvidenskab. "Men hvad er de specifikke forbindelser, der letter udviklingen af ​​liv på Jorden, som vi kender det?"

I sine tidligste dage, Jorden havde ingen ilt i sin atmosfære og få, hvis nogen, iltpustende livsformer. Jordens atmosfære blev permanent iltrig for omkring 2,4 milliarder år siden, sandsynligvis efter en eksplosion af livsformer, der fotosyntetiserer, omdanner kuldioxid og vand til ilt.

Men i 2007, medforfatter Ariel Anbar ved Arizona State University analyserede sten fra Mount McRae Shale i Western Australia, rapporterer om et kortsigtet iltnød cirka 50 til 100 millioner år, før det blev et fast inventar i atmosfæren. Nyere forskning har bekræftet andre, tidligere kortsigtede iltstigninger, men har ikke forklaret deres stigning og fald.

I den nye undersøgelse, forskere ved University of Michigan, ledet af co-tilsvarende forfatter Joel Blum, analyserede de samme gamle sten for koncentrationen og antallet af neutroner i grundstoffet kviksølv, udsendt af vulkanudbrud. Store vulkanudbrud sprænger kviksølvgas i den øvre atmosfære, hvor det i dag cirkulerer i et år eller to, før det regner ud på Jordens overflade. Den nye analyse viser en stigning i kviksølv et par millioner år før den midlertidige iltstigning.

"Helt sikkert, i klippen under den forbigående stigning i ilt fandt vi tegn på kviksølv, både i dens overflod og isotoper, det ville med rimelighed forklares ved vulkanudbrud i atmosfæren, "sagde medforfatter Roger Buick, en UW -professor i jord- og rumvidenskab.

Hvor der var vulkanske emissioner, forfatterne begrunder, der må have været lava og vulkanske askefelter. Og de næringsrige klipper ville have forvitret i vind og regn, frigive fosfor i floder, der kan befrugte nærliggende kystområder, tillader iltproducerende cyanobakterier og andre encellede livsformer at blomstre.

"Der er andre næringsstoffer, der modulerer biologisk aktivitet på korte tidsskalaer, men fosfor er den, der er vigtigst i lange tidsrum, "Sagde Meixnerová.

I dag, fosfor er rigeligt i biologisk materiale og i landbrugsgødning. Men i meget gammel tid, forvitring af vulkanske klipper ville have været hovedkilden til denne knappe ressource.

"Under forvitring under den arkaiske atmosfære, den friske basaltiske sten ville langsomt have opløst sig, frigive det essentielle makronæringsstoffosfor i floderne. Det ville have fodret mikrober, der levede i de lavvandede kystzoner og udløst øget biologisk produktivitet, der ville have skabt, som et biprodukt, en iltstigning, "Sagde Meixnerová.

Den nøjagtige placering af disse vulkaner og lavafelter er ukendt, men store lavafelter af omtrent den rigtige alder findes i nutidens Indien, Canada og andre steder, Sagde Buick.

"Vores undersøgelse tyder på, at for disse forbigående iltnuser, den umiddelbare udløser var en stigning i iltproduktionen, snarere end et fald i iltforbruget fra sten eller andre ikke -levende processer, "Buick sagde." Det er vigtigt, fordi tilstedeværelsen af ​​ilt i atmosfæren er grundlæggende - det er den største drivkraft for udviklingen af ​​store, komplekst liv. "

Ultimativt, forskere siger, at undersøgelsen antyder, hvordan en planets geologi kan påvirke ethvert liv, der udvikler sig på dens overflade, en forståelse af, at det hjælper med at identificere beboelige eksoplaneter, eller planeter uden for vores solsystem, i søgen efter liv i universet.