Een nieuwe studie biedt een duidelijker beeld van de geschiedenis van zuurstof in de atmosfeer van de aarde gedurende de afgelopen 3,5 miljard jaar, waarbij wordt aangegeven dat de geleidelijke stijging van de niveaus van dit gas voornamelijk verband houdt met de uitbreiding van leven op de planeet. Tegelijkertijd hebben geologische processen die verband houden met de beweging van tectonische platen een rol gespeeld in het veroorzaken van periodieke fluctuaties in deze niveaus door de lange geologische tijd.
Tectonische platen zijn de enorme delen van de aardkorst die zeer langzaam bewegen boven de mantel binnen de aarde, wat er in de loop van miljoenen jaren toe leidt dat continenten bewegen en soms samensmelten tot een gigantisch continent, om vervolgens weer uit elkaar te vallen.
Details van het Onderzoek
De studie, gepubliceerd op 16 maart in het tijdschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS), maakte gebruik van een combinatie van machine learning-technieken en de chemische analyse van een oud mineraal dat in sedimentaire rotsen is bewaard. Deze combinatie stelde de onderzoekers in staat om de geschiedenis van zuurstof in de atmosfeer nauwkeuriger te reconstrueren dan eerder mogelijk was in eerdere studies.
Zuurstof wordt beschouwd als een van de belangrijkste elementen die de geschiedenis van het leven op aarde hebben gevormd. Voordat het zich in grote hoeveelheden in de atmosfeer ophoopte, was het leven grotendeels beperkt tot eenvoudige micro-organismen die konden overleven in omgevingen die bijna vrij waren van zuurstof. Met de stijging van de niveaus van dit gas vond er een grote verandering in de chemie van de planeet plaats, wat de weg vrijmaakte voor de verspreiding van meercellige organismen.
Achtergrond en Context
Ondanks het belang van deze fase in de geschiedenis van de aarde, hebben wetenschappers moeite gehad om te bepalen hoe en wanneer de zuurstofniveaus door de geologische geschiedenis heen zijn gestegen. Dit komt doordat de oude geochemische gegevens die sporen van deze veranderingen bewaren, beperkt en verspreid zijn in oude rotsen, zoals de hoofdauteur van de studie, Jean G. Gang, een professor in de aardwetenschappen aan de Chinese Universiteit voor Aardwetenschappen, toelichtte.
Om dit probleem te omzeilen, richtten de onderzoekers zich op een mineraal genaamd pyriet, dat zich vormt in oude mariene omgevingen. Het staat bekend om zijn glanzende gouden kleur en bevat kleine hoeveelheden chemische elementen die bekend staan als zeldzame elementen, die belangrijke informatie bevatten over de chemische omstandigheden van de oceanen en de atmosfeer in de tijd dat het mineraal zich vormde.
Gevolgen en Impact
De resultaten van de studie toonden aan dat het niveau van zuurstof in de atmosfeer geleidelijk is gestegen door de lange geologische tijd, wat bekend staat als de geleidelijke zuurstofverrijking van de aarde. De onderzoekers koppelen deze trend aan de uitbreiding van de biomassa op de planeet, vooral met de verspreiding van organismen die in staat zijn tot fotosynthese.
Tijdens dit proces gebruiken sommige micro-organismen, zoals blauwalgen, zonlicht om kooldioxide en water om te zetten in organische stoffen, waarbij zuurstof als bijproduct vrijkomt. Naarmate het aantal van deze organismen toenam, nam de productie van zuurstof geleidelijk toe en stapelde het zich op in de atmosfeer, wat leidde tot grote milieuwijzigingen die de verspreiding van complexere levensvormen mogelijk maakten.
Regionale Betekenis
Deze studie is van bijzonder belang voor de Arabische regio, waar veel landen te maken hebben met milieuproblemen die verband houden met klimaatverandering en natuurlijke hulpbronnen. Inzicht in de geschiedenis van zuurstof en de veranderingen ervan kan helpen bij het ontwikkelen van effectieve strategieën om zich aan te passen aan de huidige milieuwijzigingen.
Tot slot herzien deze studie ons begrip van de geschiedenis van de aarde, en benadrukt het de complexe relatie tussen leven en geologische processen in de vorming van de atmosfeer waarin we vandaag leven.