Chemische veranderingen in de oceanen meer dan 800 miljoen jaar geleden vernietigden bijna de zuurstofrijke atmosfeer die de weg vrijmaakte voor complex leven op aarde, nieuw onderzoek suggereert.

Vervolgens, als nu, de planeet had een "oxiderende" atmosfeer, aangedreven door fytoplankton - de "planten" van de oceaan - die zuurstof vrijgeven tijdens fotosynthese.

Echter, nieuw onderzoek van een internationaal team, waaronder de Universiteit van Exeter en verspreid over Toulouse, Leiden, Londen en Nanking, suggereert dat oceaanveranderingen in het vroege Neoproterozoïcum (van een miljard tot 800 miljoen jaar geleden) mogelijk fosfor hebben opgesloten - een essentiële voedingsstof voor het leven - waardoor de groei van fytoplankton en het vrijkomen van zuurstof worden beperkt.

De studie suggereert dat de beschikbare hoeveelheid fosfor "net voldoende" bleef om de oxiderende atmosfeer te ondersteunen, waardoor een terugkeer naar de "verminderende" (zuurstofarme) atmosfeer die meer dan een miljard jaar eerder bestond, werd voorkomen.

"Oceaanchemie in deze periode veranderde in 'ijzerhoudend' (rijk aan ijzer), " zei dr. Romain Guilbaud, van CNRS (Toulouse).

"We weten dat de oceaanchemie de fosforcyclus beïnvloedt, maar de impact op de fosforbeschikbaarheid op dat moment was tot nu toe niet onderzocht.

"Door oceaansedimenten te analyseren, we ontdekten dat ijzermineralen zeer effectief waren in het verwijderen van fosfor uit het water."

De groei van fytoplankton stimuleert ook de zuurstof in de lucht omdat, koolstof en zuurstof hebben gesplitst en de zuurstof hebben vrijgegeven, planten sterven en hun koolstof wordt begraven - dus het kan niet recombineren met zuurstof om koolstofdioxide te vormen.

Ondanks verminderde fotosynthese en deze organische begraving van koolstof, beide vanwege het beperkte fosfor, de studie suggereert dat de zuurstof in de atmosfeer niet lager is dan 1% van de huidige niveaus - "net genoeg" om een ​​oxiderende atmosfeer te behouden.

"Onze waarnemingen suggereren een significante potentiële variabiliteit in zuurstofconcentraties in de atmosfeer over de 'middeleeuwen' van de aarde, " zei professor Tim Lenton, Directeur van het Global Systems Institute aan de Universiteit van Exeter.

Hij voegde eraan toe:"Een vraag over het ontstaan ​​van complex leven is waarom het niet eerder is gebeurd.

"Gebrek aan zuurstof en gebrek aan voedingsstoffen zijn twee mogelijke redenen, en onze studie suggereert dat beide het geval kunnen zijn geweest in het vroege Neoproterozoïcum.

"In feite, als het fosforgehalte in het water lager was gedaald, het had de wereld terug kunnen brengen in een 'verminderende' atmosfeer die geschikt is voor bacteriën, maar niet voor complex leven."

Een terugkeer naar een "verminderende" atmosfeer zou de Grote Oxidatie-gebeurtenis hebben omgekeerd, die ongeveer 2,5 miljard jaar geleden plaatsvond, waarbij fotosynthese door cyanobacteriën in de oceanen vrije zuurstof in de atmosfeer bracht.