Het zuurstofaandeel in de atmosfeer van de aarde bleef extreem laag na het verschijnen van de eerste fotosynthetische microben, vanwege het feit dat de rotsen van oude continenten actief zijn moleculen absorbeerden, waardoor ze zich niet konden ophopen in de oceaan en de lucht, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience.
“Verzadiging van de atmosfeer van de aarde met zuurstof kan elk moment voorkomen. Het enige dat daarvoor nodig was, was de 'juiste' chemische samenstelling van de continenten. We ontdekten dat de chemie van de continenten dramatisch veranderde op het moment dat zuurstof zich begon op te hopen in de primaire oceaan van de planeet”, zegt Matthijs Smit van de University of British Columbia in Vancouver, Canada.
Zoals wetenschappers tegenwoordig geloven, leek de aarde in het verre verleden tegenwoordig niet veel op zichzelf - er was geen zuurstof in de atmosfeer en er was veel koolstofdioxide en methaan. Het water, dat qua temperatuur en consistentie doet denken aan kokende dikke soep, werd bewoond door bizarre extremofiele bacteriën, waarvan de sporen, in de vorm van afzettingen van eigenaardige "dekens" van microbiële kolonies, door wetenschappers vaak worden aangetroffen in de oudste rotsen van de aarde.
Niemand weet precies wanneer het leven werd geboren - er is tegenstrijdig bewijs dat het al 3,3-3,7 miljard jaar geleden of zelfs 4 miljard jaar geleden bestond, in feite onmiddellijk na de voltooiing van de vorming van de aarde en de maan en het einde van hun 'bombardement' grote asteroïden en kometen die de "stenen des levens" naar de aarde brachten.
Dit leven, zegt Smith, duurde tot wat geologen de "grote zuurstofcatastrofe" noemen. Ongeveer 2,4-2,32 miljard jaar geleden steeg de zuurstofconcentratie in de atmosfeer sterk, van 0,0001% tot 21% vandaag. De reden waarom het tegenwoordig voorkomt, wordt beschouwd als de eerste fotosynthetische organismen, cyanobacteriën, die de atmosfeer van CO2 opruimden en vulden met zuurstof.
Aan de andere kant, zoals wetenschappers opmerken, blijft het onduidelijk wat de groei van zuurstofconcentratie in water en in de atmosfeer van de aarde precies heeft beperkt in die honderden miljoenen jaren dat cyanobacteriën al in de primaire oceaan van de planeet bestonden.
Sommige wetenschappers suggereren dat de 'extra' zuurstof werd geabsorbeerd door de primaire continentale rotsen van de aarde, gevormd in een tijd dat er vrijwel geen zuurstof in de atmosfeer was, terwijl anderen geloven dat de rol van de 'absorber' van zuurstof werd ingenomen door de overblijfselen van levende organismen die zich op de bodem verzamelden. De oceanen van de aarde zijn honderden miljoenen jaren oud.
Smith en zijn collega Klaus Mezger van de Universiteit van Bern (Zwitserland) vonden nieuw bewijs ten gunste van de eerste hypothese door de chemische samenstelling te analyseren van tienduizenden aardkorstmonsters die lang vóór het begin van de 'zuurstoframp' waren gevormd en in een tijd waarin het zuurstofgehalte in de atmosfeer groeide in het snelste tempo.
Promotie video:
Voor deze analyse gebruikten de wetenschappers een ingenieuze techniek: ze maten de verhoudingen van chroom en uranium in deze rotsen, die anders reageren op het proces van vernietiging van rotsen door zuurstof en water. Dienovereenkomstig, hoe groter deze verschillen, hoe langer en sterker de elementen op deze rotsen inwerken, wat het mogelijk maakt om te begrijpen welke rol de continenten van de aarde speelden bij het ontstaan van haar zuurstofreserves.
Zoals deze metingen lieten zien, begonnen de verhoudingen van chroom en zuurstof in de continentale rotsen ongeveer drie miljard jaar geleden te veranderen, wat samenvalt met het verschijnen van de eerste fotosynthetische organismen. Ongeveer 300 miljoen jaar vóór de "zuurstofcatastrofe" verandert hun aandeel sterk, wat duidt op een even scherpe verandering van het ene type gesteente naar het andere, dat bijna geen zuurstof opneemt. Dit was volgens wetenschappers de reden voor het begin van de "zuurstofcatastrofe", die het uiterlijk van de aarde en haar eerste bewoners drastisch veranderde en haar geschikt maakte voor het bestaan van mensen en andere moderne levende wezens.