Banded Iron Formation
Banded Iron Formation

Deze onderzoekers reconstrueerden hoe er zuurstof op aarde kwam

Wat heeft ervoor gezorgd dat er zuurstof in onze oceanen en atmosfeer aanwezig is? Veel grotere vragen kun je niet stellen, maar dankzij onderzoek in het ‘archief van de oceaan’ hebben onderzoekers mogelijk toch een deeltje van het antwoord gevonden. ‘Tegenwoordig associëren we blauwalg met vervuild water, maar deze bacteriën zijn de eerste organismen die zuurstof produceerden op onze aarde.’

Voor ons mensen is het onvoorstelbaar: een leefomgeving zonder zuurstof. Toch weten  wetenschappers, dat er 2.5 miljard jaar geleden geen zuurstof in onze atmosfeer  en oceanen te vinden was. ‘Planeet aarde is zo’n 4,6 miljard jaar oud’, vertelt Wytze Lenstra, universitair docent in biogeochemie en geobiologie aan de Radboud Universiteit. Zo’n 2,5 miljard jaar geleden gebeurde er iets in onze oceanen waardoor er zuurstof op aarde kwam. ‘Deze gebeurtenis noemen we de Great Oxidation Event.’

Samen met collega’s van Universiteit Utrecht onderzocht Lenstra wat er miljarden jaren geleden gebeurd zou kunnen zijn, waardoor we vandaag de dag een leefbare planeet bewonen. En ondanks de enorme periode die sindsdien verstreken is, zijn er nog altijd locaties waar gesteenten van deze tijd te vinden zijn. ‘Mijn collega’s uit Utrecht zijn naar Australië gegaan om metingen te doen aan zogenoemde Banded Iron Formations (BIFs). Dit zijn rode ijzerrijke gesteenten, die ooit zijn gevormd in de oceaan voordat er permanent zuurstof op aarde was. Deze gesteenten zijn als het archief van de oceaan. Hoe dieper de laag waarin je kijkt, hoe verder je terug in de tijd gaat.’

Wytze Lenstra

Blauwalg

Door de chemische samenstelling van de gesteenten te analyseren, ontdekten de onderzoekers een interessant verband. ‘We zagen dat veranderingen in de chemie van de BIF’s samenvielen met zogenoemde Milankovitch-cycli. Deze cycli beschrijven onder andere de variatie van het klimaat op aarde als gevolg van een variaties in de aardas. De aardas staat schuin ten opzichte van de zon maar de richting van de as ten opzichte van de zon varieert op tijdschalen van circa 11 duizend jaar. Deze veranderingen zorgen voor periodes van intensievere en minder intensieve zoninstraling op aarde. De chemische samenstelling van de BIFs liet zien dat de voedingsstoffen die nodig zijn voor groei van bacteriën varieerde aan de hand van deze Milankovitch-cycli.

Waar in ‘gewone’ periodes vooral veel ijzer in de BIFs te vinden is zien we in periodes met meer intensere zonnestraling pieken van fosfor, een belangrijke voedingsstof voor algen in de oceaan. Deze hogere concentraties van fosfor in de oceaan hebben ervoor gezorgd dat cyanobacteriën (blauwalg) konden gaan groeien en hiermee zuurstof produceerden.  Wanneer de periodes van intensere zonnestraling weer afnam, zagen de onderzoekers ook dat de fosforpiek in de BIF’s weer verdween en er juist weer veel ijzer in de lagen gesteenten te vinden was.

Spectaculair uitstapje

Het is goed mogelijk dat een van die periodes met toegenomen zonnestraling aan de basis heeft gestaan van de Great Oxidation Event en dat de groei van zuurstof producerende blauwalg. De vraag is of onze aarde ook een zuurstofrijke planeet was geworden zonder deze astronomische beïnvloeding.  

Normaal gesproken bestudeert Lenstra de dynamiek van ijzer en fosfor in de moderne oceaan. Het onderzoek naar de Great Oxidation Event, waarvoor zijn Utrechtse collega’s hem benaderden was een spectaculair uitstapje. Een uitstapje dat smaakt naar meer. ‘Het heeft me bewuster gemaakt van de impact die het onderzoek naar moderne systemen heeft op het beantwoorden van vragen die veel verder teruggaan in de tijd. Dit onderzoek leert ons meer over de manieren waarop onze planeet uiteindelijk zuurstofrijk is geworden en waardoor onder andere complex leven zoals we dan nu kennen heeft kunnen ontstaan. Met dit soort inzichten kunnen we potentieel ook meer over de mogelijke leefbaarheid van andere planeten te weten komen.’

Meer te weten komen over dit onderzoek van Lenstra en zijn collega's? Lees hun artikel

Foto via Wikimedia Commons

Contactinformatie

Thema
Moleculen en materialen, Natuurwetten