Jorden. Bildkredit: NASA Klicka för förstoring
Livets historia på jorden är nära kopplad till utseendet på syre i atmosfären. Det nuvarande vetenskapliga samförståndet hävdar att betydande mängder syre först dök upp i jordens atmosfär för cirka 2,4 miljarder år sedan, med en andra stor ökning av atmosfäriskt syre som inträffade mycket senare, kanske för cirka 600 miljoner år sedan.
Emellertid tyder nya fynd från University of Maryland geologer på att det andra hoppet i atmosfäriskt syre faktiskt kan ha börjat mycket tidigare och inträffat mer gradvis än tidigare trott. Resultaten gjordes möjliga med ett nytt verktyg för att spåra mikrobiellt liv i forntida miljöer som utvecklats i Maryland. Arbetet finansieras av National Science Foundation och NASA och visas i 2: e utgåvan av Science.
Graduate forskare David Johnston, forskare Boswell Wing och kollegor vid University of Marylands avdelning för geologi och Earth System Science Interdisciplinary Center ledde ett internationellt team av forskare som använde mätningar med hög precision av en sällsynt svavelisotop, 33S, för att konstatera att antika marina mikrober kända som svaveldisproportionerande prokaryoter var aktiva nästan 500 miljoner år tidigare än tidigare trott.
De mellanliggande svavelföreningarna som används av dessa svaveldisproporterande bakterier bildas genom exponering av sulfidmineraler för syrgas. Således har bevis för utbredd aktivitet av denna typ av bakterier tolkats av forskare som bevis på ökat atmosfäriskt syreinnehåll.
"Dessa mätningar antyder att disproportionering av svavelföreningen var en aktiv del av svavelcykeln för [1,3 miljoner år sedan], och att den progressiva syresyrningen på jorden kan ha kännetecknat den [mitten av Proterozoic]," skriver författarna.
Proterozoic är perioden i jordens historia från cirka 2,4 miljarder år sedan till 545 miljoner år sedan.
"Resultaten visar också att den nya 33S-baserade forskningsmetoden kan användas för att på ett unikt sätt spåra närvaron och karaktären av mikrobiellt liv i forntida miljöer och ge ett glimt av evolutionen i handling," sade Johnston. "Denna strategi ger ett betydande nytt verktyg i den astrobiologiska sökningen efter tidigt liv på jorden och därefter."
Luften som vi andas
När vår planet bildades för cirka 4,5 miljarder år sedan var praktiskt taget allt syre på jorden kemiskt bundet till andra element. Det fanns i fasta föreningar som kvarts och andra silikatmineraler, i flytande föreningar som vatten och i gasformiga föreningar som svaveldioxid och koldioxid. Fritt syre - gasen som låter oss andas och som är avgörande för allt avancerat liv - var praktiskt taget obefintligt.
Forskare har länge tänkt att utseendet på syre i atmosfären präglades av två distinkta hopp i syrgasnivåer. Under de senaste åren har forskare använt en metod utvecklad av University of Maryland geolog James Farquhar och Maryland kollegor för att bestämma att betydande mängder syre först uppträdde i jordens atmosfär för cirka 2,4 miljarder år sedan. Ibland kallas ”den stora oxidationshändelsen”, denna ökning markerar början av den proterozoiska perioden.
En allmän vetenskaplig konsensus har också konstaterat att den andra stora ökningen av atmosfäriskt syre inträffade för cirka 600 miljoner år sedan, med syre som steg till nära moderna nivåer vid den tiden. Bevis på flercelliga djur visas först i den geologiska omkring denna tid.
"Det har varit mycket diskussioner om huruvida den andra stora ökningen av atmosfäriskt syre var snabb och stegvis eller långsam och progressiv," sade Wing. "Våra resultat stöder idén att den andra ökningen var progressiv och började för cirka 1,3 miljarder år sedan, snarare än 0,6 miljarder år sedan."
Förutom Johnston är Wing's Maryland medförfattare på 2 december-tidningen geologikollegor James Farquhar och Jay Kaufman. Deras grupp arbetar för att dokumentera kopplingar mellan svavelisotoper och utvecklingen av jordens atmosfär med hjälp av en kombination av fältforskning, laboratorieanalys av bergprover, geokemiska modeller, fotokemiska experiment med svavelhaltiga gaser och mikrobiella experiment.
”Aktiv mikrobiell svaveldisproportionering i Mesoproterozoic” av David T. Johnston, Boswell A. Wing, James Farquhar och Alan J. Kaufman, University of Maryland; Harald Strauss, Universit? T M? Nster; Timothy W. Lyons, University of California, Riverside; Linda C. Kah, University of Tennessee; Donald E. Canfield, South Denmark University: Science, 2 december 2005.
Originalkälla: UM News Release
