Een model dat miljarden jaren geschiedenis van de aarde simuleert, suggereert dat de huidige zuurstofrijke atmosfeer zich heeft ontwikkeld uit een vroege atmosfeer die rijk was aan methaan en koolstofdioxide. De belangrijkste factor was de stijging van de hoeveelheid zwaveldioxide in de atmosfeer, veroorzaakt door vulkaanuitbarstingen. Deze stijging van het zwaveldioxidegehalte veroorzaakte een ‘sulfaataerosolwaas’ waardoor minder zonlicht het aardoppervlak bereikte. Het afkoelende effect vertraagde de snelheid waarmee methaan en koolstofdioxide door zonlicht werden afgebroken. Hierdoor kon zich meer methaan en kooldioxide in de atmosfeer ophopen, wat op zijn beurt leidde tot een toename van het zuurstofniveau.

De vroege atmosfeer van de aarde

De samenstelling van de atmosfeer van de aarde is in de loop van haar geschiedenis dramatisch veranderd. Aangenomen wordt dat de vroege atmosfeer rijk was aan methaan, koolstofdioxide en waterstof. Er was ook wat stikstof, maar heel weinig zuurstof.

Deze vroege atmosfeer was anaëroob, wat betekent dat er geen zuurstof aanwezig was. Dit maakte het voor de meeste levensvormen die we vandaag de dag kennen onmogelijk om te overleven. Er waren echter enkele anaërobe bacteriën die in deze omgeving konden gedijen.

Na verloop van tijd begon de samenstelling van de atmosfeer te veranderen. Het niveau van methaan en kooldioxide daalde, terwijl het zuurstofniveau toenam. Deze verandering werd veroorzaakt door de opkomst van fotosynthetische bacteriën. Deze bacteriën gebruikten de energie uit zonlicht om koolstofdioxide om te zetten in zuurstof.

De opkomst van zuurstof in de atmosfeer maakte het mogelijk dat aërobe organismen evolueerden. Aërobe organismen zijn organismen die zuurstof nodig hebben om te overleven. Deze organismen konden in de nieuwe atmosfeer gedijen en werden uiteindelijk de dominante levensvormen op aarde.

De rol van zwaveldioxide

Het nieuwe model suggereert dat de opkomst van zuurstof in de atmosfeer niet simpelweg een kwestie was van fotosynthetische bacteriën die koolstofdioxide in zuurstof omzetten. Het bracht ook een verandering met zich mee in de hoeveelheid zwaveldioxide in de atmosfeer.

Zwaveldioxide is een gas dat ontstaat bij vulkaanuitbarstingen. In de vroege atmosfeer was er heel weinig zwaveldioxide. Dit betekende dat zonlicht ongehinderd het aardoppervlak kon bereiken.

Naarmate het niveau van vulkanische activiteit toenam, nam ook de hoeveelheid zwaveldioxide in de atmosfeer toe. Hierdoor ontstond een "sulfaataerosolwaas" die een deel van het zonlicht blokkeerde. Het verkoelende effect van deze waas vertraagde de snelheid waarmee methaan en koolstofdioxide door zonlicht werden afgebroken. Hierdoor kon zich meer methaan en kooldioxide in de atmosfeer ophopen, wat op zijn beurt leidde tot een toename van het zuurstofniveau.

Het model suggereert dat de wisselwerking tussen fotosynthetische bacteriën en zwaveldioxide de sleutelfactor was in de ontwikkeling van de zuurstofrijke atmosfeer van de aarde.

De implicaties van het model

Het nieuwe model heeft een aantal implicaties voor ons begrip van de geschiedenis van de aarde. Het suggereert dat de opkomst van zuurstof in de atmosfeer een geleidelijker proces was dan eerder werd gedacht. Het suggereert ook dat de samenstelling van de atmosfeer in het verleden mogelijk variabeler is geweest dan eerder werd gedacht.

Het model heeft ook implicaties voor ons begrip van de evolutie van het leven op aarde. Het suggereert dat de opkomst van zuurstof in de atmosfeer mogelijk een noodzakelijke voorwaarde is geweest voor de evolutie van complexe levensvormen.

Conclusie

Het nieuwe model biedt een meer gedetailleerde en uitgebreide verklaring voor de ontwikkeling van de zuurstofrijke atmosfeer van de aarde. Het is een waardevolle bijdrage aan ons begrip van de geschiedenis van de aarde en de evolutie van het leven.