Forskere har længe undret over, hvorfor ilt blomstrede i Jordens atmosfære, der begyndte omkring 2,4 milliarder år.
Kaldte den "Store oxidationsbegivenhed", overgangen "ændrede overflademiljøer på Jorden på irrevisivt niveau og muliggjorde i sidste ende avanceret liv," sagde Dominic Papineau fra Carnegie Institution's Geophysical Laboratory.
Nu har Papineau medforfatter til en ny undersøgelse i tidsskriftet Natur, der afslører nye ledetråde til mysteriet i gamle sedimentære klipper.
Forskningsteamet, ledet af Kurt Konhauser fra University of Alberta i Edmonton, analyserede sporelementssammensætningen af sedimentære klipper, kendt som båndjernsformationer, eller BIF'er, fra snesevis af forskellige lokaliteter rundt omkring i verden, i alderen fra 3.800 til 550 millioner år. Bandede jernformationer er unikke, vandlagte aflejringer, der ofte findes i ekstremt gamle klippelag, der dannedes før atmosfæren eller oceanerne indeholdt rigeligt ilt. Som deres navn antyder er de lavet af skiftende bånd af jern og silikatmineraler.
De indeholder også mindre mængder nikkel og andre sporstoffer. Og nikkelens historie, tror forskerne, kan muligvis afsløre en hemmelighed for oprindelsen af det moderne liv.
Nikkel findes i dagens oceaner i spormængder, men var op til 400 gange mere rigeligt i Jordens oprindelige hav. Metanproducerende mikroorganismer, kaldet methanogener, trives i sådanne miljøer, og metanen, de frigav til atmosfæren, kunne have forhindret ophobning af iltgas, som ville have reageret med metanen til at producere kuldioxid og vand.
Et fald i nikkelkoncentration ville have ført til en "nikkel-hungersnød" for methanogenerne, der er afhængige af nikkelbaserede enzymer til nøglemetaboliske processer. Alger og andre organismer, der frigiver ilt under fotosyntesen, bruger forskellige enzymer, og det ville have været mindre påvirket af nikkel-hungersnød. Som et resultat ville atmosfærisk metan være faldet, og betingelserne for stigning af ilt ville være indstillet på plads.
Forskerne fandt, at nikkelniveauerne i BIF'erne begyndte at falde for ca. 2,7 milliarder år siden og for 2,5 milliarder år siden var omkring halvdelen af dens tidligere værdi.
”Timingen passer meget godt. Faldet i nikkel kunne have sat scenen for den store oxidationsbegivenhed, ”sagde Papineau. "Og hvad vi ved om levende methanogener, ville lavere niveauer af nikkel have reduceret metanproduktionen kraftigt."
Hvad angår hvorfor nikkel faldt i første omgang, peger forskerne på geologi. I de tidligere faser af Jordens historie, mens dens mantel var ekstremt varm, ville lavas fra vulkanudbrud have været relativt høje i nikkel. Erosion ville have vasket nikkel i havet og holdt niveauerne høje. Men da mantlen afkøles, og lavas kemi ændrede sig, spydte vulkaner ud mindre nikkel, og mindre ville have fundet vej til havet.
"Nikkelforbindelsen var ikke noget, som nogen havde overvejet før," sagde Papineau. "Det er bare et sporelement i havvand, men vores undersøgelse viser, at det kan have haft en enorm indflydelse på jordens miljø og livets historie."
Kilde: Carnegie Institution for Science, via Eurekalert.
