Hvornår opstod Jordens første ilt?

dagens klimaændringer holder ikke et lys til den kemiske krigsførelse, der blev ført på jorden for mere end 2 milliarder år siden.

før planter opdagede kraften i fotosyntese, overlevede encellet liv på kemikalier, ikke sollys, brændende gennem brint, methan og svovl, blandt andre yummy forbindelser. Disse “anaerober”, der lever uden ilt, blev forgiftet, da blågrønne alger kaldet cyanobakterier udviklede fotosyntese og begyndte at udånde ilt. Den stærkt reaktive gas kombinerer med metaller og proteiner i anaerobe celler og dræber dem. Men cyanobakterier trivedes, gjorde sollys til sukker og udskillede ilt som affald.

iltniveauer i klipper stiger pludselig for 2,5 milliarder år siden — en stigning kaldet “Den Store Iltningsbegivenhed.”Springet blev længe holdt op som bevis for, hvornår cyanobakterier udviklede fotosyntese. Men en undersøgelse offentliggjort i dag (23.marts) i tidsskriftet Nature Geoscience slutter sig til en voksende mængde data, der antyder, at de tidligste solelskere dukkede op længe før denne iltspids.

mange forskere tror nu, at de første fotosyntetiske organismer levede på jorden for 3 milliarder år siden. Og ligesom kunstgenoprettere, der finder et skjult billede under et gammelt Mestermaleri, opdager disse forskere et nyt billede af Jordens første åndedrag.

tungmetaller

i den nye undersøgelse analyserede Yale University geochemist Noah Planavsky og hans kolleger niveauer af molybdæn og jern i 2,95 milliarder år gamle klipper fra Sydafrika. Klipperne blev lagt ned i vand i en lavvandet havindstilling nær kysten. Metallerne tjener som markører for fotosyntese. Molybdænisotoper, eller elementer med det samme antal protoner, men et andet antal neutroner, sporer manganoksidisering, en proces, der kræver høje niveauer af ilt, sagde Planavsky.

de kemiske spor i klipperne fra Pongola supergruppen indikerer, at cyanobakterier producerede ilt i havets overfladevand, sagde Planavsky. “Vores undersøgelse fortæller dig, at der var lokaliseret cyanobakterieproduktion i oceanerne,” fortalte han ‘ s Our fantastiske Planet.

i en anden nylig undersøgelse, også på Sydafrikas Pongola-klipper, så forskerne på kromiotoper for at estimere atmosfæriske iltniveauer for 3 milliarder år siden. Resultaterne antyder, at atmosfærisk ilt var omkring 100.000 gange højere, end det kunne forklares ved ikke-biologiske kemiske reaktioner, ifølge forskningen, der blev offentliggjort September. 26, 2013, i tidsskriftet Nature.

“de to undersøgelser er ret komplementære,” sagde Planavsky. “Vi leverer uafhængige beviser for tilstedeværelsen af cyanobakterier. Vi sporer overfladeprocesser i havet, og de sporer terrestriske processer.”

imidlertid, Skovfischer, en geobiolog ved Caltech i Pasadena, Californien., advarer om, at spormetalteknikkerne har brug for yderligere validering. Begge analytiske metoder er næsten et årti gamle og testes i ekstremt gamle klipper. “Kvaliteten af vores fortolkninger afledt af dem forbliver lidt usikker,” sagde Fischer, som ikke var involveret i nogen af studierne. “I al retfærdighed forstår vi ikke molybdæn og kromcyklussen i dag.”

hvilket kom først?

efterhånden som mere følsomme teknikker dukker op for at kigge ind i dyb tid, er en ny debat dukket op: pumpede mikrober vores planets første åndedrag, eller skubbede miljøændringer planeten ind i iltrigdom?

nye beviser tyder på, at iltniveauerne tog en rutsjebane i de 500 millioner år mellem, da de første cyanobakterier udviklede fotosyntese og Den Store Iltningsbegivenhed. Det er lang tid for livet-det er omtrent det samme som tiden mellem Jordens første trilobitter og mennesker.

nogle forskere mener, at jorden selv spillede en rolle i at øge iltniveauet, da kontinenterne voksede i størrelse. Erosion af skorpen og vulkanernes skiftende natur — større kontinenter betyder flere landbaserede udbrud, der spytter gas ud i atmosfæren, snarere end undervandsblæsninger. Disse geologiske skift kunne have skubbet Jordens atmosfære mod ilt i samspil med cyanobakterierne.

“hvad er virkelig spændende om dette er den relative rolle biologisk evolution versus geologisk evolution i de store vendepunkter i Jordens historie,” sagde Planavsky. “Det er det, der driver vores forskning.”

e-mail Becky Oskin eller følg hende @beckyoskin. Følg os @OAPlanet, Facebook og Google+. Original artikel på Live Science ‘ s vores fantastiske Planet.