Hvor ble det av molekylært oksygen i jordas atmosfære kommer?

I dag er oksygen den nest vanligste gass i atmosfæren etter volum, med argon en fjern tredje. Men oksygen i begynnelsen av jordens atmosfære ble bundet opp i vann. Hva er endret? Som oksygen-breathers, har vi en interesse for hvordan planeten vår ble beboelig for oss. Svaret er enkelt: oppfinnelsen av fotosyntesen.

tidlig Atmosphere

Den tidlige atmosfæren på jorden ble trolig gjort opp av hydrogen og metan, med et lite karbondioksid og vanndamp utvist av vulkaner. Volcanoes også utvist ammoniakk, som sollys brøt ned til nitrogen, som over milliarder av år akkumulert til dagens nivåer. Den tidligste liv sannsynlig brukt metan for stoffskiftet.

Hvordan vi vite dette

Det er mye som tyder på at oksygennivået var lavt mer enn 2,5 milliarder år siden. Bevis fra den geologiske posten inkluderer blant andre bevis, mangel på oksidering av jern og forekomst av mineraler som ikke danner i oksygenrike miljøer (svovelkis, uraninite).

Biologiske bevis omfatter observasjon at oksygen hindrer vekst av de mest primitive livsformer som finnes i dag. Også de kjemiske reaksjonene som produserer aminosyrer, byggesteinene i livet, blir hemmet av selv små mengder oksygen.

cyanobakterier

En photosynthesizing bakterie oppsto ikke senere enn 2,7 milliarder år siden at utvist oksygen som en del av sin metabolisme. Denne organismen kalles cyanobakterier, og fortsatt eksisterer i dag. (Bakterier dukket opp ca 3,5 milliarder år siden.) Deres foto evne betyr at de er i stand til å splitte vannmolekyler til å produsere oksygen ved hjelp av solens energi. Disse organismene var drivkraften i å fylle atmosfære med oksygen.

kloroplaster

Omtrent 1,6 til 1,7 milliarder år siden, ble noen cyanobakterier absorbert av eukaryoter (celler med kjerner) for å dra nytte av deres evne til å utnytte solens energi. Disse er forfedrene til organeller i grønne planteceller som vi kaller kloroplaster. Deres bakteriell opprinnelse er grunnen til at kloroplaster har sitt eget genetiske kode.

Alger er de første organismene som antas å ha brukt kloroplaster. De var derfor store bidragsytere til oksygenering av den tidlige atmosfæren også, selv om det forskere kaller den store Oksidasjon hendelse hadde allerede skjedd flere hundre millioner år før.

En Paradox

Selv cyanobakterier oppsto 2,7 milliarder år siden, gjorde atmosfæriske oksygennivå ikke begynne å stige til 2,5 milliarder år siden. Hvorfor lag? En 2007 studie i "Nature" indikerer at ubåten vulkanisme fjernet oksygen, fungerer som en vask. Med 2,5 milliarder år siden, men kontinentale landmasser oppsto, gi den nødvendige stabilitet for terrestriske vulkaner skal vises. Snart ubåten-til-bakke forskjell slått. Tidligere forskning har funnet ut at undersjøiske vulkaner bryter ut ved lavere temperaturer, produserer gasser som var mye bedre på å låse opp noen atmosfærisk oksygen enn terrestriske vulkaner.