Vulkane können Verzögerungen bei der Erde Sauerstoff erklären

Unterwasser Vulkanausbrüche Sauerstoff aus dem Aufbau in der Atmosphäre des urzeitlichen Erde für Hunderte von Millionen von Jahren verzögert haben können, sagen Forscher.

Die Feststellung beleuchtet wie Erde sauerstoffreiches Welt wurde ist es heute, Wissenschaftler hinzugefügt.

"Unsere Untersuchungen zeigen, wie die hohen Konzentrationen von Eisen in der Erde die Vergangenheit Photosynthese eingeschränkt haben könnte", sagte Studienautor Blei Elizabeth Swanner, Geomikrobiologin an der Universität Tübingen in Deutschland. Photosynthese ist der Prozess, durch den Pflanzen und anderen Organismen Sonnenlicht in Zucker umwandeln, und es produziert Sauerstoff als Nebenprodukt.

Obwohl lebensnotwendigen Sauerstoffgas derzeit etwa ein Fünftel der Erde, Luft, sehr früh in der Geschichte des Planeten macht, war Sauerstoff in der Atmosphäre selten. Das erste Mal das Element die ursprüngliche Erdatmosphäre kaum durchdrungen war vor etwa 2,3 Milliarden Jahren in dem, was das große Oxidation-Ereignis aufgerufen wird. Vorherige Forschung schlägt vor, diesen Sprung in Sauerstoff-Niveaus war fast sicher durch Cyanobakterien – Mikroben, die wie Pflanzen, Photosynthese und Sauerstoff produzieren.

Jedoch neuere Forschungen untersuchen alten Rock Ablagerungen vorgeschlagen, dass Sauerstoff in der Atmosphäre vorübergehend existiert haben kann bis zu 3 Milliarden Jahren Hunderte von Millionen von Jahren vor dem Großereignis der Oxidation. Dies würde bedeuten, dass Sonnenlicht-abhängigen Leben sehr früh in der Erdgeschichte, irgendwann während der Archaikum Ära, vor etwa 2,5 Milliarden bis 4 Milliarden Jahren entstanden.

Aber wenn photosynthetischen Leben, die frühzeitig entstand die Erde, dann ist es ein Rätsel, warum Sauerstoff der Atmosphäre des Planeten erst viel später Lieblingsmischungen nicht. Vergangene Studien vorgeschlagenen möglichen Erklärungen kann einschließlich dieser frühen Photosynthese ein ineffizienter Prozess gewesen sein, den Sauerstoff giftig für die Mikroben gewesen wäre erstmals produziert, die das Element, und es gab ein Mangel an wichtigen Nährstoffen, die photosynthetische Leben gebraucht hätte, zu wachsen. [Weltweit 10 verrücktesten geologischen Formationen]

Eisen ist ein Nährstoff, der Schlüssel zu photosynthetischen Leben im modernen Ozeane. Und Unterwasser Vulkanismus, die häufig in der späten Archaikum Ära vor dem Großereignis der Oxidation war, würde große Mengen an eine lösliche Form von Eisen, bekannt als "reduziert Eisen," zu den Ozeanen Swanner und ihre Kollegen darauf hingewiesen geliefert haben.

Erfahren Sie mehr über die frühe Geschichte des Sauerstoffs auf der Erde, untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen der reduzierten Eisen auf eine häufige Art von modernen Cyanobakterien vorkommendengenannt. Heute erzeugen photosynthetischen Ozean Mikroben etwa 12 Prozent der Erdoberfläche Sauerstoff.

In Laborexperimenten fanden die Forscher, dass die Reaktion der reduzierte Eisen mit Sauerstoff aus der Cyanobakterien tatsächlich giftig für dieses Cyanobakterium sinkende Wachstumsraten und Sauerstoffproduktion. Und zwar deshalb, weil die Reaktion steigert Moleküle, so genannte reaktive Sauerstoffspezies, die Zellen zu schädigen.

Die Forscher stellten fest, dass die alten Zeiten der Unterwasser Vulkanismus, die reduzierte Eisen in Meerwasser veröffentlicht haben würde, fiel in der Regel mit Zeichen der reduzierten Sauerstoffgehalt im Archaikum Sedimente. Unterwasser, Eisen-beladenen vulkanischen Rauchwolken könnte vorübergehend eingeschränkt Sauerstoffproduktion durch Vergiftung Sauerstoff produzierenden Mikroben, die Wissenschaftler vorgeschlagen.

Es bleibt ungewiss, ob Eisen hatte den gleichen Effekt auf alten Cyanobakterien wie auf ihren modernen Gegenstücken. Swanner sagte jedoch, dass sie denkt, dass es wahrscheinlich ist, dass die frühesten Cyanobakterien nicht Enzyme zur Entgiftung von reaktiven Sauerstoffspezies, macht sie noch anfälliger für diese Moleküle als moderne Cyanobakterien sind. "Ich glaube, mit modernen Cyanobakterien im Labor einen sehr konservativen Ansatz ist," sagte Swanner Leben Wissenschaft.

Zukünftige Forschung erkunden wie vulkanischen Eisen die Entwicklung der Sauerstoff-abhängige Lebensformen verzögert haben könnte, sagte Swanner.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute (Jan. 5) in der Zeitschrift Nature Geoscience online.

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