Tutkijat ovat pitkään hämmentyneet siitä, miksi happi kukoisti maan ilmakehässä noin 2,4 miljardin vuoden päästä.
Nimeltään ”suuri hapettumistapahtuma”, siirtymävaihe ”muuttui peruuttamattomasti maan pintaympäristöä ja viime kädessä mahdolliseksi edistynyt elämä”, kertoi Dominic Papineau Carnegie Institutionin geofysikaalisesta laboratoriosta.
Nyt Papineau on kirjoittanut uuden tutkimuksen lehdessä luonto, joka paljastaa uusia vihjeitä muinaisten sedimenttikivien mysteerille.
Tutkimusryhmä, jota johti Kurt Konhauser Albertan yliopistosta Edmontonissa, analysoi hiekkaelementtikoostumusta sedimenttikiviä, joita kutsutaan banded-raudan muodostelmiksi tai BIF: ksi, kymmenistä eri paikkakunnista ympäri maailmaa, ikä 3800 - 550 miljoona vuotta. Sidotut rautamuodostumat ovat ainutlaatuisia, veteen laskeutettuja kerrostumia, joita esiintyy usein erittäin vanhoissa kalliokerroksissa, jotka muodostuivat ennen ilmakehän tai valtamerten sisältämistä runsaasti happea. Kuten nimensä viittaa, ne on tehty vuorottelevista rauta- ja silikaattimineraalien nauhoista.
Ne sisältävät myös pieniä määriä nikkeliä ja muita hivenaineita. Ja tutkijoiden mielestä nikkelin historia saattaa paljastaa salaisuuden modernin elämän alkuperälle.
Nikkeliä esiintyy nykypäivän valtamereissä pieninä määrinä, mutta sitä oli jopa 400 kertaa enemmän kuin maan alkupelisissä valtamereissä. Metaania tuottavat mikro-organismit, joita kutsutaan metanogeeneiksi, menestyvät sellaisissa ympäristöissä, ja ilmakehään vapautuneet metaanit ovat saattaneet estää happikaasun muodostumisen, joka olisi reagoinut metaanin kanssa tuottaen hiilidioksidia ja vettä.
Nikkelipitoisuuden lasku olisi johtanut ”nikkelin nälänhätään” metanogeeneille, jotka luottavat tärkeimpiin aineenvaihduntaprosesseihin nikkelipohjaisiin entsyymeihin. Levät ja muut organismit, jotka vapauttavat happea fotosynteesin aikana, käyttävät erilaisia entsyymejä, joten nikkelin nälänhätä olisi vaikuttanut niihin vähemmän. Seurauksena ilmakehän metaani olisi vähentynyt, ja hapen nousun olosuhteet olisi asetettu paikoilleen.
Tutkijat havaitsivat, että nikkelitasot BIF: ssä alkoivat pudota noin 2,7 miljardia vuotta sitten ja 2,5 miljardia vuotta sitten olivat noin puolet sen aikaisemmasta arvosta.
”Ajoitus sopii erittäin hyvin. Nikkelin lasku olisi voinut asettaa alustan suurelle hapettumistapahtumalle ”, Papineau kertoi. "Ja siitä, mitä me tiedämme elävistä metanogeeneistä, alhaisemmat nikkelin määrät olisivat vakavasti vähentäneet metaanin tuotantoa."
Mitä miksi nikkeli putosi ensinnäkin, tutkijat viittaavat geologiaan. Maan historian aikaisempien vaiheiden aikana, kun sen vaippa oli erittäin kuuma, tulivuorenpurkauksista syntyneissä laavissa olisi ollut suhteellisen korkea nikkeli. Eroosio olisi pestänyt nikkelin mereen pitäen tasot korkealla. Mutta vaipan jäähtyessä ja laavien kemian muuttuessa tulivuoret juoksivat vähemmän nikkeliä ja vähemmän olisivat löytäneet tiensä merelle.
"Nikkeliyhteys ei ollut jotain, mitä kukaan olisi aiemmin ajatellut", Papineau sanoi. "Se on vain hivenaine merivedessä, mutta tutkimuksemme osoittaa, että sillä voi olla valtava vaikutus maan ympäristöön ja elämän historiaan."
Lähde: Carnegie Institution for Science, Eurekalertin kautta.
