Det antages bredt, at Jordens atmosfære har været rig på ilt i ca. 2,5 milliarder år på grund af en relativt hurtig stigning i mikroorganismer, der er i stand til at udføre fotosyntesen. Forskere, inklusive dem fra University of Tokyo, tilvejebringer en mekanisme til at forklare precursor -oxygenationsbegivenheder eller “whiffs”, som muligvis har åbnet døren for at dette kan forekomme.
Deres fund, der optræder i Kommunikation Jord og miljøforeslå vulkansk aktivitet ændrede forhold nok til at fremskynde iltning, og whiffs er en indikation af dette, der finder sted.
Luften er for det meste inert nitrogen, og ilt tegner sig kun for 21%. Men dette har ikke altid været tilfældet; Flere masseudryddelsesbegivenheder svarer til tidspunkter, hvor dette tal ændrede sig dramatisk. Da han gik tilbage længere, for omkring 3 milliarder år siden, var der næppe noget ilt overhovedet. Så hvad ændrede sig, og hvordan skete det?
Den videnskabelige konsensus er, at for omkring 2,5 milliarder år siden, fandt Great Oxygenation -begivenheden (GOE) sted, sandsynligvis på grund af en spredning af mikroorganismer, der udnytter gunstige forhold og står over for lidt konkurrence.
De ville i det væsentlige have omdannet kuldioxidrig atmosfære til en iltrig, og efter det kom komplekst liv, der favoriserede denne nye overflod af ilt. Men det ser ud til, at der var nogle forløber -oxygenationsbegivenheder, før GOE, der kan indikere den nøjagtige karakter og tidspunktet for ændringer i de betingelser, der er nødvendige for, at GoE begynder.
“Aktivitet af mikroorganismer i havet spillede en central rolle i udviklingen af atmosfærisk ilt. Vi tror imidlertid, at dette ikke straks ville have ført til atmosfærisk iltning, fordi mængden af næringsstoffer som fosfat i havet på det tidspunkt var begrænset, hvilket begrænser aktiviteten af cyanobakterier, en gruppe af bakterier, der er kapabel med fotosyntese,” sagde professor ei tajiKAk fra den afdeling Planetarisk videnskab ved University of Tokyo.
“Det tog sandsynligvis nogle massive geologiske begivenheder at frø verdenshavene med næringsstoffer, inklusive væksten af kontinenterne, og som vi antyder i vores papir, intens vulkansk aktivitet, som vi ved at have fundet sted.”
Tajika og hans team brugte en numerisk model til at simulere centrale aspekter af biologiske, geologiske og kemiske ændringer under den sene arkæiske EON (for 3,0–2,5 milliarder år siden) af Jordens geologiske historie.
De fandt, at storskala vulkansk aktivitet øgede atmosfærisk kuldioxid, hvorved klimaet varmer og øgede næringsstofforsyningen til havet og således fodrede havlivet, hvilket igen midlertidigt øgede atmosfærisk ilt. Stigningen i ilt var dog ikke særlig stabil og kom og gik i bursts nu kendt som whiffs.
“At forstå whiffs er kritisk for at begrænse tidspunktet for fremkomsten af fotosyntetiske mikroorganismer. Forekomsterne udledes af koncentrationer af elementer, der er følsomme over for atmosfæriske iltniveauer i den geologiske rekord,” sagde besøgende forskningsassistent Yasuto Watanabe.
“Den største udfordring var at udvikle en numerisk model, der kunne simulere den komplekse, dynamiske opførsel af biogeokemiske cyklusser under sene arkæiske forhold. Vi byggede på vores delte oplevelse ved at bruge lignende modeller til andre gange og formål, raffinering og kobling af forskellige komponenter sammen for at simulere den dynamiske opførsel af det sene archean jordsystem i eftermatten af volatile volcaniske begivenheder.”