Hvad iltstigningen på den tidlige Jorden fortæller os om liv på andre planeter

Hvornår nåede Jorden et tilstrækkeligt iltniveau til at understøtte dyrelivet? Forskere fra McGill University har opdaget, at en stigning i iltniveauet skete i takt med udviklingen og udvidelsen af ​​komplekse, eukaryote økosystemer. Deres resultater repræsenterer det stærkeste bevis til dato på, at ekstremt lave iltniveauer udøvede en vigtig begrænsning på evolutionen i milliarder af år.

"Indtil nu var der et kritisk hul i vores forståelse af miljømæssige drivkræfter i den tidlige evolution. Den tidlige Jord var præget af lave niveauer af ilt, indtil overfladens iltniveauer steg til at være tilstrækkelige til dyreliv. Men fremskrivningerne for, hvornår denne stigning fandt sted, varierede med over en milliard år – muligvis endda et godt stykke tid før dyr havde udviklet sig," siger Maxwell Lechte, en postdoktor ved Institut for Jord- og Planetvidenskab under tilsyn af Galen Halverson ved McGill University.

Ironstones giver indsigt i det tidlige liv

For at finde svar undersøgte forskerne jernrige sedimentære bjergarter fra hele verden aflejret i gamle kystmiljøer. Ved at analysere kemien af ​​jernet i disse klipper var forskerne i stand til at estimere mængden af ​​ilt, der var til stede, da klipperne blev dannet, og den indvirkning, det ville have haft på det tidlige liv som eukaryote mikroorganismer - forløberne for moderne dyr.

"Disse jernsten giver indsigt i iltniveauerne i lavvandede havmiljøer, hvor livet udviklede sig. Den gamle jernstensregistrering indikerer omkring mindre end 1% af moderne iltniveauer, hvilket ville have haft en enorm indflydelse på den økologiske kompleksitet," siger Changle Wang, en forsker ved det kinesiske videnskabsakademi, der ledede undersøgelsen sammen med Lechte.

"Disse iltfattige forhold varede indtil for omkring 800 millioner år siden, lige da vi først begynder at se beviser for stigningen af ​​komplekse økosystemer i klipperekorden. Så hvis komplekse eukaryoter var omkring før da, ville deres levesteder have været begrænset af lavt iltindhold. ," siger Lechte.

Jorden er stadig det eneste sted i universet, der er kendt for at rumme liv. I dag er Jordens atmosfære og oceaner rige på ilt, men det var ikke altid tilfældet. Iltningen af ​​Jordens hav og atmosfære var resultatet af fotosyntese, en proces, der blev brugt af planter og andre organismer til at omdanne lys til energi – frigive ilt til atmosfæren og skabe de nødvendige betingelser for åndedræt og dyreliv.

Søger efter tegn på liv uden for vores solsystem

Ifølge forskerne tyder de nye resultater på, at Jordens atmosfære var i stand til at opretholde lave niveauer af atmosfærisk ilt i milliarder af år. Dette har vigtige implikationer for udforskningen af ​​tegn på liv uden for vores solsystem, fordi søgning efter spor af atmosfærisk ilt er én måde at lede efter beviser for tidligere eller nuværende liv på en anden planet – eller hvad videnskabsmænd kalder en biosignatur.

Forskere bruger Jordens historie til at måle iltniveauerne, under hvilke jordiske planeter kan stabilisere sig. Hvis jordiske planeter kan stabilisere sig ved lave atmosfæriske iltniveauer, som antydet af resultaterne, vil den bedste chance for iltdetektion være at søge efter dets fotokemiske biprodukt ozon, siger forskerne.

"Ozon absorberer kraftigt ultraviolet lys, hvilket gør ozondetektion mulig selv ved lave atmosfæriske iltniveauer. Dette arbejde understreger, at ultraviolet detektion i rumbaserede teleskoper vil øge vores chancer for at finde sandsynlige tegn på liv på planeter uden for vores solsystem betydeligt," siger Noah. Planavsky, en biogeokemiker ved Yale University.

Flere geokemiske undersøgelser af klipper fra denne tidsperiode vil give forskerne mulighed for at male et klarere billede af udviklingen af ​​iltniveauer i løbet af denne tid og bedre forstå feedbacken på den globale iltcyklus, siger forskerne.