Isotopenanalyse heldert geschiedenis Aardse atmosfeer op

Het zuurstofgehalte van de Aardse atmosfeer is 200 miljoen jaar eerder gaan stijgen dan iedereen dacht, maar raakte daarna weer in een onverwachte dip. Dat kun je afleiden uit de verhouding tussen chroomisotopen in ijzerrijke rotslagen, zo blijkt uit een artikel in Nature.

Het onderzoek berust op de manier waarop chroom met zijn omgeving pleegt te reageren. Is er weinig zuurstof aanwezig, dan kom je in mineralen vooral driewaardige chroomionen tegen.

Wordt de atmosfeer zuurstofrijker, dan bevordert dat de oxidatie van metallisch mangaan in diezelfde rotsen. Vervolgens treedt een redoxreactie op tussen mangaanoxide en chroom, waarbij Cr³⁺ in Cr⁶⁺ wordt omgezet.

Zeswaardig chroom lost veel gemakkelijker op in regenwater. De ionen worden weggespoeld en komen in de oceaan terecht. Daar volgt een tweede redoxreactie, dit keer met metallisch ijzer. Cr⁶⁺ verandert weer in Cr³⁺, dat samen met de gevormde ijzerzouten neerslaat in zogeheten 'banded iron formations'.

Dit hele proces verloopt gemakkelijker met de isotoop chroom-53 dan met het lichtere chroom-52. Beide isotopen zijn stabiel. Uit de verhouding tussen die twee in de (vrij nauwkeurig te dateren) rotslagen kun je afleiden, welk deel er in terecht moet zijn gekomen door toedoen van atmosferische zuurstof. En daaruit kun je weer afleiden hoe zuurstofrijk de atmosfeer op dat moment moet zijn geweest.

Tot nu toe werd gedacht dat die zuurstofconcentratie in twee stappen omhoog was gegaan. De eerste stap zou 2,45 tot 2,2 miljard geleden zijn geweest; toen kwam er voor het eerst redelijk wat zuurstof in de bovenste lagen van het zeewater terecht. De tweede, voor het aerobe Aardse leven beslissende stap werd ongeveer 750 miljoen jaar geleden gezet.

Maar uit het chroom-onderzoek blijkt nu dat het anders moet zijn gegaan. De eerste stap kwam al 2,8 tot 2,6 miljard jaar geleden en het was geen stap, maar een tijdelijke piek. Rond 1,9 miljard jaar geleden was de atmosfeer weer zo’n beetje terug bij af, met een zuurstofgehalte dat minder dan 1 procent van dat van vandaag was.

Als deze analyse klopt, is de geschiedenis van de evolutie van het leven op aarde eveneens aan een grondige herziening toe.

bron: naturenews