Nieuwe studie onthult hoe oceanen 2,3 miljard jaar geleden van zuurstof werden voorzien

AmsterdamCirca 2,5 miljard jaar geleden begon vrije zuurstof zich op te hopen in de atmosfeer van de aarde. Dit leidde tot de ontwikkeling van complex leven op onze planeet, een belangrijke verandering die bekend staat als de Grote Oxidatie Evenement (GOE).

De stijging van zuurstof duurde minstens 200 miljoen jaar en verliep niet eenvoudig. Het meten van zuurstofniveaus in de oceanen is een uitdaging gebleken. Recent onderzoek door Chadlin Ostrander, een geochemicus van de Universiteit van Utah, biedt nieuwe inzichten over dit onderwerp.

Belangrijkste inzichten uit het onderzoek:

Het aanvankelijke stijgen van zuurstof in de aardatmosfeer was dynamisch. Zuurstofniveaus in de oceanen varieerden met veranderingen in de atmosfeer. Voor het onderzoek werden stabiele thallium (Tl) isotopenverhoudingen en redox-gevoelige elementen gebruikt.

Een onderzoeksteam bestudeerde mariene schalies in de Transvaal Supergroep in Zuid-Afrika. Deze schalies verschaffen informatie over de zuurstofgehaltes in de oceanen van lang geleden. Door te kijken naar thalliumisotoopverhoudingen vonden ze bewijs voor veranderingen in de hoeveelheid zuurstof in de oceanen.

Onderzoek door Simon Poulton en Andrey Bekker, die samenwerkten met Ostrander, toont aan dat zuurstof pas 200 miljoen jaar na het begin van de Grote Oxidatie Evenement (GOE) een blijvend deel van de atmosfeer werd. Bewijs van zwavelisotopen in oude gesteenten van vóór de GOE suggereert dat er geen zuurstof in de atmosfeer aanwezig was.

Lees ook:

Vandaag · 01:15

Antineutrino-detectie: revolutie in nucleaire bewakingstechnologie

Gedurende een lange periode in de geschiedenis van de Aarde hadden de atmosfeer en oceanen zeer weinig zuurstof. Cyanobacteriën in de oceaan produceerden zuurstof, maar deze werd snel vernietigd door reacties met mineralen en vulkanische gassen. Het onderzoeksteam van Poulton en Bekker ontdekte dat zwavelisotooppatronen verdwenen en vervolgens weer verschenen, wat wijst op meerdere stijgingen en dalingen in de zuurstofniveaus van de atmosfeer.

Ostrander legde uit dat de aarde tijd nodig had om zich voor te bereiden op zuurstof. Hij zei dat terwijl zuurstof werd geproduceerd, het ook werd vernietigd. Wetenschappers bepalen nog steeds wanneer de aarde het punt bereikte waarop het onomkeerbaar werd om geen zuurstof meer te hebben.

De onderzoekers gebruikten thallium-isotopen om de zuurstofniveaus in de oceanen tijdens het Grote Oxidatie-Event (GOE) te meten. Thallium-isotoopverhoudingen veranderen met de begraving van mangaanoxide op de oceaanbodem, wat zuurstof vereist. Ze ontdekten hogere hoeveelheden van het lichtere thallium-isotoop (203Tl) in dezelfde mariene schalies die worden gebruikt om atmosferische zuurstof te meten met zwavelisotopen.

De thalliumisotoopniveaus in de schalie namen toe toen zwavelisotopen aantoonden dat er zuurstof in de atmosfeer aanwezig was. Deze stijging in thalliumniveaus kwam overeen met de aanwezigheid van zuurstof in het zeewater. De thalliumwaarden keerden terug naar het normale niveau toen zwavelisotopen aangaven dat de atmosfeer weer zuurstofloos was.

De bevindingen werden ondersteund door veranderingen in redox-gevoelige elementen. Wanneer zwavelisotopen aangaven dat er zuurstof in de atmosfeer was, lieten thalliumisotopen ook zien dat er zuurstof in de oceaan was. Wanneer zwavelisotopen een gebrek aan zuurstof in de atmosfeer aangaven, toonden thalliumisotopen ook een gebrek aan zuurstof in de oceaan.

Ostrander verklaarde dat de atmosfeer en de oceaan tegelijkertijd zuurstof aan het winnen en verliezen waren. Dit is interessante nieuwe informatie voor mensen die de oude Aarde bestuderen.