Ett internationellt team av geologer har upptäckt i Sydafrika de äldsta kända "syrefickorna" - en plats där redan 2,97 miljarder år sedan, 430 miljoner före syrerevolutionen, de första fotosyntetiska organismerna levde och gav av syre.
Det fanns väldigt lite syre i atmosfären på den unga jorden; Dagens 20% av denna gas i luften är resultatet av fotosyntetiska växter och bakterier. Cyanobakterier, enhjuliga fotosyntetiska organismer, var de första som släppte syre. Till att börja med använde det syre som släpptes av dem bara på oxidation av stenar, men cirka 2,5 miljarder år slutade denna process, och syre började samlas i luften och upplöses i havet; denna händelse kallas syrgasrevolutionen (eller katastrofen, eftersom som ett resultat av anrikning av syreatmosfären dödades arter som är anpassade till livet i en reducerande snarare än oxiderande atmosfär).
Hoppet i syreinnehållet i atmosfären på den antika jorden bestäms av fördelningen av svavelisotoper i sedimentära bergarter. När en grupp geokemister från Caltech upptäcktes i mitten av nittiotalet, förändrades fördelningen av svavelisotoper dramatiskt efter syrerevolutionen på grund av uppkomsten av ett ozonskikt som skyddade jorden från sol ultraviolett strålning, vilket ökade reaktiviteten för lätt svavelisotoper och skapade den så kallade massoberoende distributionen.
Forskare lär sig om de första fotosyntetiska organismernas aktivitet före syrerevolutionen genom sammansättningen av sedimentära bergarter som långsamt samlades i "syrefickorna". Dessa är områden nära stora bakteriemattor, runt vilka syrekoncentrationen var närmare modern än på resten av planeten. Flera sådana "syrefickor" är kända, i ålder från 2,5 till 2,7 miljarder år; de hittades på alla kontinenter utom Antarktis. Förutom koldioxid (från koldioxid), väte och syre (från vatten) behöver de andra element som svavel och kväve. Cyanobakterier erhöll svavel genom att reducera det från sulfater i jorden. Klipporna som cyanobakterier bodde på och delade, liksom klipporna som bildades efter syrerevolutionen, kännetecknas av en massoberoende distribution av svavelisotoper.
Förra året upptäckte ett internationellt team av geologer från universitetet i Tübingen i Tyskland en klippa i naturreservatet Pongola i Sydafrika, fördelningen av svavelisotoper där indikerar en hög koncentration av syre i atmosfären för 2,97 miljarder år sedan, långt innan syrerevolutionen ägde rum. Fördelningen av svavelisotoper i klipporna i Pongolaformationen gör den Pongoliska "syrefickan" till den äldsta kända idag.
Forskningen publiceras i tidskriften Nature Geochemistry.
Ksenia Malysheva
