Den store ilthændelse (GOE) – Hvordan jordens atmosfære fik ilt
Opdag Den store ilthændelse (GOE): hvordan cyanobakterier fyldte atmosfæren med ilt, udryddede mange anaerobe organismer og udløste store klima- og geologiske forandringer.
Den store ilthændelse (Great Oxygenation Event, ofte forkortet GOE) var den gradvise indførsel af fri ilt i vores atmosfære. Begivenheden skyldtes primært fotosyntetiserende cyanobakterier, som begyndte at frigive ilt som et biprodukt af fotosyntese. Processen strakte sig over meget lang tid — groft sagt fra omkring tre milliarder år siden og frem til cirka en milliard år siden, hvor atmosfærens indhold af frit ilt steg mærkbart.
Selvom fotosyntesen producerede ilt før selve GOE, blev det meste af den frie ilt kemisk bundet af opløste stoffer i havene og af organisk materiale. Jordens oceaner indeholdt store mængder opløst jern, fordi jern i reduceret form er langt mere opløseligt end dets oxider. Når det frie ilt reagerede med dette jern, dannedes jernoxid, som udfældede og lagde sig som tykke sedimentære lag — de såkaldte jernbåndsbjergarter fra Arkæa og Proterozoikum. Først da disse jernpuljer og andet iltforbrugende materiale var opbrugt, kunne niveauet af frit ilt begynde at stige i atmosfæren.
Konsekvenser for livet
Det frie ilt var i høj grad giftigt for mange af jordens daværende anaerobe organismer. De cyanobakterier, som byggede store kalkholdige kolonier kaldet stromatolitter, ændrede dermed miljøet dramatisk for andre mikroorganismer og protister. Mange arter havde ikke mekanismer til at håndtere oxidativt stress og ville i stort antal være gået uddøde. Samtidig åbnede tilstedeværelsen af ilt mulighed for udviklingen af nyt stofskifte (aerob respiration), som gav senere organismer langt mere effektiv energiproduktion og muliggjorde større og mere komplekse former for liv.
Klimaeffekter
Fri ilt påvirkede også atmosfærens sammensætning ved at reagere med metan, en kraftig drivhusgas. Når metankoncentrationen faldt, mistede Jorden en vigtig varmeregulator, hvilket menes at have bidraget til den såkaldte huroniske istid — en muligvis global eller meget udbredt nedkølingsepisode, nogle gange omtalt som en tidlig "sneboldeffekt". Disse ændringer kan have været blandt de største klimaskift i planetens tidlige historie.
Geologiske og geokemiske beviser
Beviserne for GOE kommer både fra direkte sedimentære aflejringer — især jernbåndsbjergarter — og fra geokemiske signaturer som ændringer i svovl- og kulstofisotoper samt øget iltning af mineraler. Disse spor viser, at iltningen skete i flere bølger og lokale variationer, ikke som et pludseligt øjebliks øgning.
Hvorfor det er vigtigt i dag
Siden GOE har fri ilt været en central komponent i atmosfæren og dannede grundlaget for udviklingen af ozonlaget, som beskytter livet mod skadelig ultraviolet stråling. Ændringen i atmosfærens sammensætning gjorde det muligt for mere komplekst, multicellulært og energikrævende liv at udvikle sig, hvilket i sidste ende førte til planter, dyr og — lang tid efter — mennesker på Jorden.
Sammenfatning
Den store ilthændelse var en lang, kompleks overgang fra et næsten iltfrit til et iltrigt miljø, drevet af cyanobakterier og formet af interaktioner mellem biologiske processer og geokemiske reaktioner (f.eks. med jern). Resultatet var dybtgående: masseudryddelser blandt anaerobe organismer, store ændringer i klimaet og banebrydende betingelser for udviklingen af den livsformrigdom, vi kender i dag.
2 O-opbygning i Jordens atmosfære. De røde og grønne linjer repræsenterer intervallet af skøn, mens tiden er målt i milliarder af år siden (Ga). Fase 1 (3,85-2,45 Ga): Praktisk talt ingen O 2i atmosfæren. Trin 2 (2,45-1,85 Ga): O 2produceres, men absorberes i havene og klipperne på havbunden. Fase 3 (1,85-0,85 Ga): O 2begynder at blive gasset ud af havene, men absorberes af landoverflader. Stadie 4 & 5 (0,85-nutid): O 2synker fyldt, og gassen akkumuleres.
Timing
Beviserne viser, at fri ilt først blev produceret af fotosyntetiske organismer (prokaryoter, senere eukaryoter), der afgav ilt som et affaldsprodukt. Disse organismer levede længe før GOE, måske for 3500 millioner år siden (mya). Den ilt, de producerede, ville hurtigt være blevet fjernet fra atmosfæren ved den "masse rustning", der førte til aflejringen af jernbåndsformationer. Ilt begyndte først at forblive i små mængder i atmosfæren kort tid (~50 millioner år) før starten af GOE. Uden en nedtrapning ville ilten akkumulere sig meget hurtigt. Med nutidens fotosynteserater (som er meget større end i det prækambriske tidsrum uden landplanter) kunne moderne atmosfæriske 2O-niveauer produceres på omkring 2.000 år.
Resumé:
- 3.500 mya Arkæisk eon: produktion af ilt af cyanobakterier i stromatolitter.
- Ilt forårsager aflejring af jern i form af jernoxider i jernbåndsformationer.
- c. 2.400 mya Palæoproterozoikum: fri ilt slipper ud i atmosfæren, absorberes for det meste på landjorden.
- c. 850 mya Neoproterozoikum: ilt begynder at ophobe sig i atmosfæren. Fortsætter med at stige i løbet af palæozoikum til det nuværende niveau.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er den store iltningsevent (GOE)?
A: GOE var skabelsen af fri ilt i vores atmosfære, forårsaget af cyanobakterier, der laver fotosyntese. Den fandt sted over en lang periode, fra for tre milliarder år siden til for ca. en milliard år siden.
Sp: Hvordan skete GOE?
Svar: Før GOE blev den frie ilt kemisk fanget af organisk materiale og opløst jern. Da der ikke var nok jern tilbage til at fange mere ilt, ophobede den frie ilt sig i atmosfæren, hvilket var GOE.
Spørgsmål: Hvilke konsekvenser havde GOE?
Svar: Ilt var giftigt for de fleste af Jordens anaerobe indbyggere på det tidspunkt, så mange af dem uddøde. Fri ilt reagerede også med atmosfærisk metan, en drivhusgas, og fjernede den og forårsagede Huronisk istid - måske den længste snebollepisode på Jorden nogensinde. Fri ilt har været en vigtig del af vores atmosfære lige siden.
Spørgsmål: Hvad er stromatolitter?
A: Stromatolitter er lagstrukturer dannet af cyanobakterier, der findes i lavvandede miljøer som f.eks. laguner og tidevandspooler. De dannes, når bakterier fanger sedimentpartikler i deres slimlag og danner måtter oven på hinanden over tid.
Sp: Hvordan påvirkede fotosyntesen Jorden før og efter den store æresudbrud?
A: Fotosyntesen producerede ilt både før og efter GOE, men før den blev al fri ilt fanget af organisk materiale eller opløst jern, mens der efter den kunne ophobes noget fri ilt i vores atmosfære på grund af mangel på jern til at opsamle det hele længere.
Spørgsmål: Hvornår fandt denne begivenhed sted?
Svar: Den store iltningshændelse fandt sted fra for tre milliarder år siden til for ca. en milliard år siden.
Søge