Koppar förklarar uppkomsten av atmosfäriskt syre

En ny studie bevisar att ökningen av atmosfäriskt syre verkligen skedde för 2,4 - 2,1 miljarder år sedan. Studien visar också att biologiskt användande av koppar blev framträdande först efter det så kallade "Great Oxidation Event". En internationell forskargrupp har nyligen publicerat studien i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Våra resultat gör det möjligt att rekonstruera näringsinnehållet i tidiga marina miljöer, och visa att det järnrika innehållet i de tidiga haven kraftigt måste ha begränsat tillgången på näringsämnen, vilka var viktiga för uppkomsten av liv", säger Dr Ernest Chi Fru vid Stockholms universitet, som har lett forskargruppen.

Studien föreslår att en gradvis förskjutning skett av i huvudsak negativa kopparisotopsammansättningar av marina kolrika sediment, med början för 2,4 miljarder år sedan (Ga), till permanent positiva värden efter 2,3 Ga. Författarna visar att förändringen speglar det utdragna skeendet hos Great Oxidation Event (GOE), då den atmosfäriska syrehalten gick ifrån praktiskt taget ingenting, vid 2,4 Ga, till att nå nära dagens nivåer vid 2,3 Ga.

Forskarna föreslår att den höga halten av järn i de tidiga haven har spelat en avgörande roll för att bestämma tillgängligheten av spårmetall, eftersom att kopparnivåerna ökade när järnhalten i haven minskade. Järnhalten i haven minskade med cirka 1 000 gånger efter GOE. Studien har gjorts genom att undersöka kolrika stenar som hamnat på havsbotten för 2.66 - 2.1 miljarder år sedan.

"Uppkomsten av syre i atmosfären är en av de viktigaste förändringarna i jordens geologiska historia. Att förstå kemin i de tidiga haven och hur näringsämnen gjordes tillgängliga, vägleder oss mot att förstå de processer som styr vår egen evolution", säger Dr Ernest Chi Fru vid Stockholms universitet.

Studien kan användas som ett verktyg för att spåra hur syrenivåerna har varierat genom jordens historia och de evolutionära förändringar som följde dessa variationer.

"Vår studie belyser hur sammansättningen av olika kopparisotoper kan låsa upp utvecklingen av jordens tidiga hav, från syrefattiga till mer som de är idag. Vi hoppas nu kunna tillämpa tekniken för att förstå andra stora geologiska händelser i planetens historia", säger professor Dominik Weiss, medförfattare från Imperial College London.

Projektet genomfördes av ett internationellt team av forskare från Sverige, England, Frankrike och Kanada, och har letts av Dr Ernest Chi Fru. Det har finansierats av Europeiska unionen inom ramen för ett Intra-europeiskt Marie Curie stipendium och ett bidrag till huvudförfattare från European Research Council.

Artikeln “Cu isotopes in marine black shales record the Great Oxidation Event” publiceras nu i The Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. 

För ytterligare information

Dr Ernest Chi Fru, Institutionen för geologiska vetenskaper, Stockholms universitet, e-post ernest.chifru@geo.su.se, mobil 073-33 33 647.