De ‘zuurstofgebeurtenissen’ die de leefbare aarde creëerden blijken niet het gevolg te zijn van biologische of tektonische revoluties, maar ontstonden spontaan.

Tijdens de eerste jaren van onze aardbol was er nog geen zuurstof in de atmosfeer. Tot ruim 2,4 miljard jaar geleden, toen de eerste van de drie belangrijkste zuurstofgebeurtenissen plaatsvond. Wat deze stapsgewijze toename in zuurstof veroorzaakte, is lange tijd een discussiepunt geweest. Maar onderzoekers blazen nieuw leven in het onderzoek.

Lees ook:

• De meeste zuurstof komt uit oceanen, niet het Amazonewoud
• Merkwaardige zuurstofschommelingen op Mars

Micro-organismen

Over de hele geschiedenis van de aarde zijn er drie belangrijke zuurstofgebeurtenissen geweest die de aarde zelf produceerde. De onderzoekers konden dit vaststellen door gebruik te maken van een model uit de mariene biogeochemie, zo schrijven ze in Nature. De eerste grote zuurstofgebeurtenis vond plaats tijdens het Paleoproterozoïcum – ongeveer 2,4 miljard jaar geleden. De daaropvolgende grootschalige zuurstofgebeurtenissen vonden plaats in het Neoproterozoïsche tijdperk ongeveer 800 miljoen jaar geleden en ten slotte in het Paleozoïcum ongeveer 450 miljoen jaar geleden, toen de atmosferische zuurstof steeg tot het huidige niveau.

Naast de vroege fotosynthetische microben (organismen die koolstofdioxide om kunnen zetten in organisch materiaal) en de initiatie van plaattektoniek (die allebei ongeveer drie miljard jaar geleden is vastgesteld) was het volgens de onderzoekers gewoon een kwestie van tijd voordat zuurstof het noodzakelijke niveau zou bereiken om het complexe leven te ondersteunen.

“De zuurstofrijke atmosfeer en oceanen die we vandaag op aarde zien, zijn relatief recente fenomenen als men bedenkt hoe ver de geologische geschiedenis teruggaat”, zegt hoogleraar Petrologie en Geochemie Paul Mason. “Dat het bestaan ​​van zuurstof producerende micro-organismen niet automatisch resulteert in een zuurstofrijke atmosfeer en oceanen, daar zijn onderzoekers het al langer over eens. Dit komt doordat de geproduceerde zuurstof zeer reactief is en verbruikt wordt door reacties met rotsen, vloeistoffen en gassen. Ook weten we uit chemisch bewijs van oude stenen dat zuurstof plotseling verscheen in ‘gebeurtenissen’ en niet geleidelijk. Het vraagstuk borrelt dus al langere tijd.”

Trigger

Mason vervolgt: “De nieuwe studie maakte gebruik van een model waarbij de wereldwijde koolstof-, fosfor- en zuurstofcycli werden bekeken om aan te tonen dat de snelle zuurstofgebeurtenissen een reactie zijn op de gestage en progressieve zuurstofvoorziening van de aarde. De onderzoekers beweren dat, als resultaat van het aanwezige fosfor, er spontane pulsen zijn ontstaan in de zuurstofafgifte in de atmosfeer en oceanen. Dit betekent dat er geen triggermechanisme nodig was. Als dit juist is, is het gevolg hiervan dat er minder stappen nodig zijn om te evolueren van een zuurstofarme planeet naar de huidige zuurstofrijke omstandigheden die we vandaag de dag zien.”

“En dit vergroot de mogelijkheid dat zuurstofrijke werelden elders bestaan. Op basis van dit werk lijkt het erop dat zuurstofrijke planeten vaker voor kunnen komen dan eerder werd gedacht. Ze vereisen immers geen complexe biologische processen of toevallige gebeurtenissen van tektoniek. Toch zijn er op exoplaneten ook nog andere stappen en voorwaarden nodig om het leven te laten verschijnen en evolueren, zoals de juiste temperatuurrange, vloeibaar water en de juiste chemische samenstelling. Het blijft daarom nog onduidelijk of er buitenaards leven zal worden gevonden.”

Bronnen: Science, EurekAlert!