Forskere har lenge undret seg over hvorfor oksygen blomstret i jordens atmosfære og begynte rundt 2,4 milliarder år.
Overgangen “endret irreversibelt overflatemiljøer på jorden og til slutt gjorde avansert liv mulig”, sa Dominic Papineau fra Carnegie Instituttets geofysiske laboratorium.
Nå har Papineau forfatter for en ny studie i tidsskriftet Natur, som avslører nye ledetråder til mysteriet i gamle sedimentære bergarter.
Forskningsteamet, ledet av Kurt Konhauser ved University of Alberta i Edmonton, analyserte sporstoffsammensetningen til sedimentære bergarter kjent som båndjernformasjoner, eller BIF, fra dusinvis av forskjellige lokaliteter rundt om i verden, i alder fra 3800 til 550 millioner år. Bandete jernformasjoner er unike, vannlagte avsetninger som ofte finnes i ekstremt gamle bergarter som dannet seg før atmosfæren eller havene inneholdt rikelig oksygen. Som navnet tilsier, er de laget av vekslende bånd av jern og silikatmineraler.
De inneholder også mindre mengder nikkel og andre sporstoffer. Og historien til nikkel, tror forskerne, kan avsløre en hemmelighet for opprinnelsen til det moderne liv.
Nikkel eksisterer i dagens hav i spormengder, men var opptil 400 ganger rikere i jordas urbefolkning. Metan-produserende mikroorganismer, kalt metanogener, trives i slike miljøer, og metan de frigjorde til atmosfæren kan ha forhindret oppbygging av oksygengass, som ville ha reagert med metan for å produsere karbondioksid og vann.
Et fall i nikkelkonsentrasjonen ville ha ført til en "nikkel-hungersnød" for metanogenene, som er avhengige av nikkelbaserte enzymer for viktige metabolske prosesser. Alger og andre organismer som frigjør oksygen under fotosyntesen, bruker forskjellige enzymer, og det ville blitt mindre påvirket av nikkel-hungersnøden. Som et resultat ville atmosfærisk metan gått ned, og betingelsene for økning av oksygen ville vært satt på plass.
Forskerne fant at nikkelnivåene i BIF-ene begynte å falle for rundt 2,7 milliarder år siden og for 2,5 milliarder år siden var omtrent halvparten av den tidligere verdien.
”Tidspunktet passer veldig bra. Nedgangen i nikkel kunne ha satt scenen for den store oksidasjonshendelsen, ”sa Papineau. "Og fra hva vi vet om levende metanogener, ville lavere nivåer av nikkel ha redusert metanproduksjonen kraftig."
Når det gjelder hvorfor nikkel droppet i utgangspunktet, peker forskerne på geologi. I tidligere faser av jordens historie, mens mantelen var ekstremt varm, ville lavas fra vulkanutbrudd ha vært relativt høye i nikkel. Erosjon ville ha vasket nikkel i havet og holdt nivåene høye. Men mens mantelen avkjølte seg, og kjemien til lavas endret seg, sprutet vulkaner ut mindre nikkel, og mindre ville ha funnet veien til sjøen.
"Nikkelforbindelsen var ikke noe noen hadde vurdert før," sa Papineau. "Det er bare et sporelement i sjøvann, men vår studie indikerer at det kan ha hatt en enorm innvirkning på jordens miljø og livets historie."
Kilde: Carnegie Institution for Science, via Eurekalert.
