Onderzoek heeft belangrijke nieuwe inzichten opgeleverd in de evolutie van zuurstof, koolstof en andere vitale elementen gedurende de hele geschiedenis van de aarde – en het zou kunnen helpen beoordelen welke andere planeten leven kunnen ontwikkelen, variërend van planten tot dieren en mensen.

De studie, vandaag gepubliceerd in Nature Geoscience en geleid door een onderzoeker aan de Universiteit van Bristol, onthult voor het eerst hoe de opbouw van koolstofrijk gesteente de zuurstofproductie en de afgifte ervan in de atmosfeer heeft versneld. Tot nu toe is de exacte aard van hoe de atmosfeer zuurstofrijk werd, wetenschappers lang ontgaan en tegenstrijdige verklaringen opgeleverd.

Terwijl kooldioxide gestaag wordt uitgestoten door vulkanen, komt het uiteindelijk in de oceaan terecht en vormt het rotsen zoals kalksteen. Naarmate de mondiale voorraden van deze gesteenten toenemen, kunnen ze hun koolstof vrijgeven tijdens tektonische processen, waaronder de vorming van bergen en metamorfose.

Met behulp van deze kennis hebben de wetenschappers een uniek geavanceerd computermodel gebouwd om de belangrijkste veranderingen in de koolstof-, nutriënten- en zuurstofcycli tot diep in de geschiedenis van de aarde, meer dan 4 miljard jaar van de levensduur van de planeet, nauwkeuriger in kaart te brengen.

Hoofdauteur en biogeochemicus Dr. Lewis Alcott, docent aardwetenschappen aan de Universiteit van Bristol, zei:"Deze doorbraak is belangrijk en opwindend omdat het ons kan helpen begrijpen hoe andere planeten dan de aarde het potentieel hebben om intelligente, zuurstof- leven inademen.

“Eerder hadden we geen duidelijk idee waarom zuurstof steeg van zeer lage concentraties naar huidige concentraties, omdat computermodellen voorheen niet in staat waren om alle mogelijke feedbacks nauwkeurig samen te simuleren. Dit heeft wetenschappers decennialang in verwarring gebracht en geleid tot verschillende theorieën."

De ontdekking geeft aan dat oudere planeten, die net als de aarde miljarden jaren geleden zijn ontstaan, wellicht betere vooruitzichten hebben om voldoende koolstofrijke afzettingen in hun korst te verzamelen, wat een snelle recycling van koolstof en voedingsstoffen voor het leven zou kunnen vergemakkelijken.

De bevindingen toonden aan dat deze geleidelijke koolstofverrijking van de korst resulteert in steeds hogere recyclingpercentages van koolstof en verschillende mineralen, inclusief de voedingsstoffen die nodig zijn voor fotosynthese. Groene planten gebruiken zonlicht om voedingsstoffen uit koolstofdioxide en water te absorberen. Deze cyclus versnelt daarom gestaag de zuurstofproductie gedurende de loop van de geschiedenis van de aarde.

Het onderzoek, dat begon toen Dr. Alcott een Hutchinson Postdoctoral Fellow was aan de Yale University in de Verenigde Staten, maakt de weg vrij voor toekomstig werk om de complexe onderlinge relaties tussen de temperatuur van de planeet, zuurstof en voedingsstoffen verder te ontrafelen.

Co-auteur prof. Benjamin Mills, hoogleraar Earth System Evolution aan de Universiteit van Leeds, zei:"We hebben veel informatie over verre sterren en de grootte van de planeten die eromheen draaien. Binnenkort zou dit kunnen worden gebruikt om een ​​voorspelling te doen van de potentiële chemie van de planeet, en nieuwe ontwikkelingen in de telescooptechnologie zouden ons moeten laten weten of we gelijk hebben."

Meer informatie: Ophoping van carbonaat in de korst als drijvende kracht achter de zuurstofvoorziening van de aarde, Nature Geoscience (2024). dx.doi.org/10.1038/s41561-024-01417-1

Journaalinformatie: Natuur Geowetenschappen

Aangeboden door Universiteit van Bristol