Stof speelt een cruciale rol in het leven en de gezondheid van onze planeet. In onze moderne wereld, door stof verspreide voedingsstoffen die in grote stofstormen vanuit de Sahara-woestijn reizen, bemesten de grond in het Amazone-regenwoud en voeden fotosynthetische organismen zoals algen in de Atlantische Oceaan. Beurtelings, het zijn die organismen die kooldioxide inademen en zuurstof uitstoten.

Mehrdad Sardar Abadi, een onderzoeker in het Mewbourne College of Earth and Energy School of Geosciences en schooldirecteur Lynn Soreghan, leidde een onderzoek met onderzoekers van de Florida State University, het Massachusetts Institute of Technology, Hampton University en het College van Charleston, om de rol van stof in de atmosfeer van de aarde in de verre tijd te begrijpen - 300 miljoen jaar geleden.

Om dit onderzoek te doen, het team moest oud atmosferisch stof vinden, wat hen leidde naar de overblijfselen van een ondiep marien ecosysteem in het hedendaagse Iran.

Net als in gebieden van onze moderne wereld, zoals de Bahama's, deze ondiepe mariene ecosystemen kunnen niet overleven tenzij ze zich in ongerept water bevinden, weg van de afvoer van rivieren, Sardar Abadi legde het uit. Door zich op de systemen te richten, Sardar Abadi en Soreghan wisten dat de silicaatdeeltjes die ze vonden door de lucht zouden zijn afgezet en niet vanuit een rivier.

Sardar Abadi en Soreghan identificeerden en bemonsterden stof dat vastzat in carbonaatgesteenten uit twee intervallen van kalksteen die nu bewaard zijn in uitstulpingen in de bergen van Noord- en Midden-Iran.

Rotsen werden vervolgens onderworpen aan een reeks chemische behandelingen om het oude stof te extraheren. Wat overbleef waren silicaatmineralen zoals klei en kwarts die in het milieu terechtkwamen als deeltjes in de lucht - 300 miljoen jaar oud stof.

Oud stof in de hand, Sardar Abadi kon bepalen hoeveel stof zich in de laat-paleozoïsche atmosfeer bevond. Hun resultaten suggereerden dat de atmosfeer van de aarde in deze oude tijd veel stoffiger was. Werken met medewerkers aan de Florida State University, hij voerde geochemische tests uit om het ijzer in de monsters te analyseren. Die tests onthulden dat het oude stof ook opmerkelijke hoeveelheden zeer reactief ijzer bevatte - een bijzonder rijke bron van deze belangrijke micronutriënt.

Hoewel ijzer niet de enige micronutriënt is die mogelijk in stof wordt vervoerd, naar schatting bevatte dit oude stof tweemaal zoveel biologisch beschikbare ijzer als het moderne stof dat het Amazone-regenwoud bevrucht.

Deze krachtige stofbemesting leidde tot een enorme toename van mariene fotosynthesizers. Gevoed door ijzerrijk stof, algen en cyanobacteriën namen koolstofdioxide op en verdreven zuurstof. Onderzoekers speculeren dat deze actie, die al miljoenen jaren actief zijn, veranderde de atmosfeer van de planeet.

"Hogere abundanties in primaire producenten zoals planten en algen kunnen leiden tot een hogere koolstofopname, die de afname van kooldioxide in de atmosfeer ongeveer 300 miljoen jaar geleden helpen verklaren, ' zei Sardar Abadi.

"Als wat we zien van onze monsters op een wereldwijde schaal gebeurde, het betekent dat het stofbemestingseffect atmosferische kooldioxide naar beneden bracht en een vrij belangrijk onderdeel was van de koolstofcyclus gedurende deze tijd in de geschiedenis van de aarde, ' zei Soreghan.

Een methode voor koolstofvastlegging die wetenschappers hebben voorgesteld, is het toevoegen van biologisch beschikbaar ijzer aan geïsoleerde delen van de oceaan die zo afgelegen en ver verwijderd zijn van stofhoudende continenten, het zijn in wezen woestijnen. Wetenschappers die dit op kleine schaal hebben geprobeerd, hebben de resulterende fytoplanktonbloei gedocumenteerd.

Maar, Soreghan waarschuwde, niemand kent de onbedoelde gevolgen van dit op grote schaal doen. Dit is de reden waarom Sardar Abadi en het team van onderzoekers diep in de tijd zijn gedoken voor antwoorden.

"Het geologische record van de aarde is als een laboratoriumboek. Het heeft een oneindig aantal experimenten uitgevoerd. We kunnen het laboratoriumboek van de aarde openen, reconstrueer wat er in het verleden is gebeurd en kijk hoe de aarde reageerde op deze soms zeer extreme toestanden, ' zei Soreghan.

De gegevens en syntheses helpen bij het beperken en verfijnen van computerklimaatmodellen. Hoe verder terug in de diepe tijd een modelleur gaat, hoe meer onbeperkte variabelen er zijn. Door gegevens te verstrekken, modellen kunnen nauwkeuriger zijn.

"Door terug te gaan in de tijd, we kunnen de meest extreme toestanden ontdekken die de aarde en de atmosfeer hebben meegemaakt, "zei Soreghan. "Die informatie kan ons mogelijk helpen bij het oplossen van problemen van vandaag."

Het onderzoek van het team is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geological Survey of America, Geologie .