FoodPro Preloader

Primeval Salt skaker opp ideer om hvordan atmosfæren fikk sin oksygen


Wikimedia (CC BY-SA 3.0) Gammelt havsalt boret fra et geologisk basseng i Russland gir dramatiske nye ledetråder om hvordan Jordas tidlige atmosfære ble oksygenrikt - slik at livet som vi vet det, kan utvikle seg. Begravd dypt under overflaten i tusen år, avslører saltet overraskende ledetråder om kjemi til havet og atmosfæren fra lenge siden. Salt

Wikimedia (CC BY-SA 3.0)

Gammelt havsalt boret fra et geologisk basseng i Russland gir dramatiske nye ledetråder om hvordan Jordas tidlige atmosfære ble oksygenrikt - slik at livet som vi vet det, kan utvikle seg. Begravd dypt under overflaten i tusen år, avslører saltet overraskende ledetråder om kjemi til havet og atmosfæren fra lenge siden.

Saltet, utgravet av et internasjonalt team ledet av russiske forskere, handler om en milliard år eldre enn andre lignende geologiske prøver. Dens alder setter det i midten av Earth's Great Oxygenation Event, den gamle perioden hvor oksygen begynte å dominere atmosfærisk kjemi. "Dette er en virkelig unik, enestående innskudd, " sier Clara Blättler, geokemist ved Princeton University. Blättler er hovedforfatter av en studie som vises i 23. mars Science på de salte nye prøvene. De består av mineraler igjen når vannet fordamper. "Fordi disse fordampningsmineralene er vår mest direkte måte å samle gamle havvann på, gir dette innskuddet et øyeblikksbilde av sjøvann i intervalltiden når vi ikke har noen andre direkte begrensninger."

Innenfor den tre kilometer lange sylindriske kjerne utgravd fra det russiske bassenget, identifiserte Blättler og hennes kolleger et 600 meter tykt innskudd av sulfatrike materialer, inkludert halit (aka natriumklorid) - den krystallinske stammen av vanlig bordsalt. Innskuddets enorme størrelse og ulike spor-geokjemiske markører, sier Blättler, begge antyder at den dannes i havvann i stedet for i noen ferskvannskilde.

Over en milliard år siden spekulerer laget, havvann dekket innsjøen Onega-bassenget i den russiske republikken Karelen på landets vestlige grense med Finland. Brine vasking i en grunne del av bassenget ble fanget og til slutt fordampet, etterlater saltene den båret. Tykkelsen på innskuddet avslører at prosessen gjentok mange ganger, gradvis å bygge opp reservoaret de russiske forskerne senere utgravde. "Det er ingen måte du kan danne så mye fra å bare fordampe en batch, " sier Mark Claire, forsker ved University of Saint Andrews i Skottland og medforfatter av forskningen.

Lagets analyse viser at dette gamle havvann båret omtrent 20 prosent så mange sulfater som finnes i moderne sjøvann. Sulfatkonsentrasjon i havvann er et viktig spor av hvor mye oksygen er atmosfæren - og hvordan den kommer dit i utgangspunktet.

Dette er den første direkte kvantitative måling av havets ellers dunkle kjemi for mer enn to milliarder år siden, ifølge Timothy Lyons, en geokemist ved University of California, Riverside, som ikke var involvert i forskningen. "Det de gjør er like pålitelig som disse tingene kan være i bergarter denne gamle, " sier han. Resultatene er konsistente med andre, mer forholdsregistre som blir etterlatt av karbon og spormineraler, legger han til.

Andre sulfatdampittprøver er sjeldne. Karakteristikken som gjør at sulfatene kan oppløses i vann, kan også gjøre dem vanskelige å finne; Når vannet vasker over et tidligere innskudd, kan det gjenopplive fordampene, slette arkene og legge ned nyere. Det betyr at lignende innskudd er få og langt mellom. Blättler sier at hennes prøver tydeligvis ikke samhandlet med mye vann - eller de ville ha forsvunnet. "For noen ukjente geologiske grunner ble disse bevart, og de var litt uventede, " sier hun.

"Røykpistol"

For tre milliarder år siden manglet jordens atmosfære det store molekylære oksygenet (O2) som gjør luften puste for komplisert liv i dag. Det var ikke før Great Oxygenation Event, en mystisk overgang som skjedde fra 2, 7 til 2, 4 milliarder år siden, at denne gassen som er avgjørende for livet som vi kjenner det - begynte å samle seg i atmosfæren vesentlig.

På vei til å la livet utvikle seg, forverret oksygen også jordens bergarter og dermed fundamentalt endret planetens geokjemi. Ettersom oksygen i atmosfæren reagerte kjemisk med jernpyritt i bergarter, bundet den til pyrittens svovel, og skapte sulfater og andre mineralske biprodukter som gradvis vasket ut av steinene og strømmet inn i havet. Dette er grunnen til at mengden sulfat i et godt bevart saltdeponering kan brukes til å etablere oksygenivåene i gammel luft.

Tidligere undersøkelser med karbonisotoper ga mindre direkte bevis på atmosfærisk oksygen, som også arbeidet med Lyons team med spormetaller og sedimenter. De nye funnene gir imidlertid en sterkere tilknytning til oppbyggingen av den livgivende gassen i atmosfæren, sier Lyons. "Kullisotoper tyder på at mye oksygen ble frigjort, " la han til. "Men dette sulfatet er i utgangspunktet røykepistolen til den prosessen."

Forskere er ennå ikke sikre på hvordan alt det oksygenet kom inn i atmosfæren i utgangspunktet. Noen tror det kan ha vært en gradvis geologisk prosess - muligens en forandring i blandingene av gasser som er utløpt av vulkaner eller atmosfærenes gradvise tap av lette hydrogenatomer i det ytre rom. Andre foretrekker ideen om en mer plutselig mekanisme, for eksempel en geologisk omveltning fra vulkanutbrudd i planetskala eller jordskjelvende asteroideffekter. Livet selv kan selv ha forårsaket en rask spike, via oksygen frigjort av nyutviklede fotosyntetiske organismer.

Blättler mener at de nye resultatene gir et sterkere tilfelle for et plutselig hopp enn for gradvis lettelse. "Den store opphopningen av sulfat som vi ser fra våre observasjoner favoriserer en mye mer dramatisk overgang, sier Blättler. "Du må presse systemet veldig hardt for å samle dette mye sulfat. Det er ikke et trivielt beløp. "

«Jeg kunne kjøpe det», sier Lyons om hurtig hoppekonklusjonen, og kalder resultatene "et viktig skritt fremover" for å svare på "million dollar-spørsmålet" om hvorfor jordens store oksygeninnhold i det hele tatt oppsto - og i større forstand hvorfor vi er alle her.

Tordenvær hjelper med å bringe ozon ned til jorden10 måter Climate Science har avansert siden en ubeleilig sannhetHar Kina nok vann til å brenne kull?Continental Telescope Array kan bruke Usher Astronomy Revolution i AfrikaDe miljømessige farene ved Backyard Fire PitsPlast-Eating Worms kan inspirere Avfalls-nedbrytende verktøySolar Plane's Route for Around-the-World Flight RevealedKan raske reaktorer raskt løse plutoniumproblemer?