Wann ist die Erde die ersten Whiffs von Sauerstoff entstanden?
Heutigen Klimawandel hält keine Kerze, die chemische Kriegsführung vor mehr als 2 Milliarden Jahren auf der Erde geführt.
Bevor Pflanzen die Macht der Photosynthese entdeckt, einzelnen-celled Leben auf Chemikalien, nicht Sonnenlicht, Methan, Wasserstoff und Schwefel, unter anderen leckeren Verbindungen durchbrennen überlebt. Diese "Anaerobier", die ohne Sauerstoff Leben wurden vergiftet, wenn Blaualgen Cyanobakterien genannt Photosynthese entwickelt und begonnen, Ausatmen Sauerstoff. Das hochreaktive Gas kombiniert mit Metallen und Proteine in anaerobe Zellen töten. Aber Cyanobakterien gedieh, Umwandlung von Sonnenlicht in Zucker und Sauerstoff als Abfall ausscheidet.
Sauerstoff-Niveaus im Felsen plötzlich steigen ab 2,5 Milliarden Jahren – eine Spitze genannt die "große Oxidation Event." Der Sprung war langgehalten als Beweis für als Cyanobakterien Photosynthese entwickelt. Aber eine Studie veröffentlicht heute (23. März) in der Zeitschrift Nature Geoscience schließt sich eine wachsende Zahl von Daten, die die frühesten Sonnenanbeter schlägt lange bevor diese Sauerstoff-Spitze erschien. [7 Theorien über den Ursprung des Lebens]
Viele Forscher glauben nun, dass die ersten photosynthetischen Organismen auf der Erde vor 3 Milliarden Jahren gelebt. Und wie Kunst Restauratoren, die ein verstecktes Bild unter eines alten Meisters finden Malerei, diese Wissenschaftler entdecken ein neues Bild der Erde den ersten Atemzug.
Schwermetalle
In der neuen Studie analysierten Yale University Geochemiker Noah Planavsky und seine Kollegen Ebenen von Molybdän und Eisen in 2,95 Milliarden Jahre alte Felsen aus Südafrika. Die Felsen wurden im Wasser, in einem flachen Meer Ambiente nahe dem Ufer festgelegt. Die Metalle dienen als Marker der Photosynthese. Molybdän-Isotope oder Elemente mit der gleichen Anzahl von Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen, Track Mangan Oxidation, ein Prozess, der hohe Konzentrationen von Sauerstoff erfordert, Planavsky sagte.
Die chemischen Spuren in den Felsen von Pongola Supergroup, anzugeben, dass Cyanobakterien Sauerstoff im Ozean Oberflächenwasser, produzierten Planavsky sagte. "Unsere Studie sagt, dass Sie, die gab es Cyanobakterien Produktion in den Ozeanen lokalisiert," sagte er Live Science Our Amazing Planet.
In einer anderen Studie betrachtete auch auf Südafrikas Pongola Felsen, Wissenschaftler Chrom Isotope, atmosphärischen Sauerstoff-Niveaus vor 3 Milliarden Jahren zu schätzen. Die Ergebnisse legen nahe, atmosphärischen Sauerstoff wurde über 100.000 Mal höher als von nicht-biologischen chemische Reaktionen, entsprechend der Forschung, 26. September 2013, in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht erklärt werden könnte.
"Die beiden Studien sind ziemlich ergänzen", sagte Planavsky. "Wir bieten unabhängige Beweise für die Anwesenheit von Cyanobakterien. "Wir verfolgen Oberflächenschicht der Ozeane Prozesse und sie verfolgen terrestrischen Prozesse."
Woodward Fischer, ein Baubiologe am Caltech in Pasadena, Kalifornien, warnt jedoch, dass die Ablaufverfolgung Metall Techniken weitere Validierung benötigen. Beide Methoden sind nur über ein Jahrzehnt alt und sind in sehr alten Gesteinen getestet. "Die Qualität unserer Interpretationen, die daraus abgeleiteten ein wenig unsicher bleibt", sagte Fischer, der nicht entweder Studie beteiligt war. "In aller Fairness verstehen wir nicht, dass das Molybdän und Chrom heute Zyklus."
Was war zuerst da?
Als empfindlichere Techniken entstehen für peering in tiefen Zeit, eine neue Debatte aufgetaucht: haben Mikroben Pumpe unseres Planeten ersten Atemzug, oder Tat Umweltveränderungen schieben Sie den Planeten Sauerstoff Reichtum?
Anzeichen dafür schlägt Sauerstoffgehalt nahm eine Achterbahnfahrt in den 500 Millionen Jahren zwischen wann die ersten Cyanobakterien Photosynthese und die Oxidation Großereignis entwickelt. Das ist eine lange Zeit für das Leben – es ist ungefähr das gleiche wie die Zeit zwischen den ersten Trilobiten der Erde und dem Menschen.
Einige Forscher glauben Erde selbst spielte eine Rolle bei der Förderung der Sauerstoffgehalt als Kontinente in der Größe wuchs. Erosion der Kruste und des wandelbaren Wesens der Vulkane – größere Kontinente bedeuten landgestützten Eruptionen spuckt aus Gas in die Atmosphäre, anstatt Unterwasser Blasten. Diese geologischen Schichten könnte der Erdatmosphäre in Richtung Sauerstoff im Konzert mit den Cyanobakterien gedrückt haben.
"Was wirklich aufregend, darüber ist die relative Bedeutung der biologischen Evolution versus geologische Entwicklung in die wichtigen Wendepunkte in der Geschichte der Erde", sagte Planavsky. "Das ist, was unsere Forschung treibt."
E-Mail Becky Oskin oder ihr folgen @beckyoskin . Folgen Sie uns @OAPlanet, Facebook und Google +.