Bild https://news.rpi.edu/
Mikroskopisk bild av vätskeinneslutningar i 1,4 miljarder år gammal stensalt som
bevarat 1,4 miljarder år gammal luft och saltlake. (Justin Park/RPI)
För ca en miljard år sedan i det som nu är norra
Ontario avdunstade en subtropisk sjö under solens milda värme och lämnade
efter sig kristaller av bergsalt.
På den tiden var bakterier den dominerande
livsformen. Rödalger hade precis dykt upp på den evolutionära scenen. Komplext
flercelligt liv som djur och växter skulle inte dyka upp förrän om ytterligare
800 miljoner år.
Då vattnet avdunstade fastnade den saltlake som blev kvar i små fickor i saltkristaller och finns kvar än idag. Dessa instängda
vätskeinklusioner innehåller luftbubblor som i detalj avslöjar sammansättningen
av den tidiga jordens atmosfär. Saltkristallerna begravdes i sediment, effektivt
avskärmade från resten av världen för 1,4 miljarder år sedan.
Ett forskarteam under ledning av Justin Park, doktorand vid Rensselaer Polytechnic Institute i New York (RPI) och vägledd av RPI-professor Morgan Schaller, Ph.D har nu analyserat sammansättningen av gaser och vätskor som fångats i uråldriga saltkristaller i norra Ontario, vilket effektivt förlänger vår kunskap om jordens atmosfär till ungefär 1,4 miljarder år tillbaks i tiden. Deras resultat av analysen har publicerats i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Forskare har länge vetat att vätskeinklusioner i bergsaltkristaller
innehåller spår av jordens tidiga atmosfär. Men att få fram noggranna
mätningar från dessa inklusioner har visat sig vara en stor utmaning då de
innehåller både luftbubblor och saltlake och gaser som syre och koldioxid beter
sig annorlunda i vatten än i luft.
Forskare har kämpat för att korrigera dessa skillnader
för att få exakta avläsningar av gaserna så som de faktiskt förekom i forntida
atmosfärer under den tid som kallas mesoproterozoikum.
"De koldioxidmätningar Justin gjorde har aldrig
gjorts tidigare," beskriver Schaller. "Vi har aldrig kunnat se tillbaka
på denna era i jordens historia med samma grad av noggrannhet. Det är analyser på
uråldrig luft!"
Mätningarna visar att den mesoproterozoiska atmosfären innehöll 3,7 % så mycket syre som idag, en förvånansvärt hög mängd,
tillräckligt hög för att stödja det komplexa flercelliga djurliv som inte
skulle uppstå förrän hundratals miljoner år senare.
Koldioxid var samtidigt tio gånger så riklig som
idag tillräckligt för att motverka den
"svagt värmande unga solen" och skapa ett varmt klimat.
En fråga som naturligt uppstår är om det fanns
tillräckligt med syre för att stödja djurliv, varför tog det då så lång tid att
slutligen utvecklas?
Park betonar att proverna bara fångar en
ögonblicksbild av geologisk tid. "Det kan spegla en kort, tillfällig
syresättningshändelse under denna långa era som geologer skämtsamt kallar 'den
tråkiga miljarden'," beskriver han. Det var en epok i jordens historia
präglad av låga syrenivåer, utbredd atmosfärisk och geologisk stabilitet samt
få evolutionära förändringar.
Tidigare indirekta uppskattningar av koldioxid under
perioden pekade på lägre nivåer som var oförenliga med andra observationer som
visade att det inte fanns några betydande glaciärer under mesoproterozoikum.
Teamets direkta mätningar av höga koldioxidnivåer, i kombination med temperaturuppskattningar
från själva saltet, tyder på att det mesoproterozoiska klimatet var mildare än
man tidigare trott och kan jämföras med dagens.
Schaller noterar att rödalger uppstod ungefär vid denna
tidpunkt i jordens historia vilka fortfarande i dag är en betydande bidragsgivare
till den globala syreproduktionen. De relativt höga syrenivåerna då kan vara
en direkt följd av den ökande förekomsten och komplexiteten av algliv.
