NGV-Geonieuws 176 artikel 1147

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Februari 2011, jaargang 13 nr. 2 artikel 1147

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 176! Op de huidige pagina is alleen artikel 1147 te lezen.

<< Vorig artikel: 1146 | Volgend artikel: 1148 >>

1147 Zwavelwaterstof en gebrek aan zuurstof in vroege oceanen vertraagden ontwikkeling van het leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Voor de zogeheten ĎGrote Oxidatie-Gebeurtenisí, die ongeveer 2,4 miljard jaar geleden optrad, hadden de oceanen een ander chemisch karakter dan tot nu toe werd gedacht. Uit nieuw onderzoek blijkt dat de oceanen niet een relatief laag zuurstof gehalte hadden, zoals tot nu toe meestal werd aangenomen, maar dat ze bijna zuurstofvrij moeten zijn geweest. Bovendien kwamen er op veel plaatsen in de oceanen hoge concentraties zwavelwaterstof (H2S) voor. De combinatie van deze twee eigenschappen is verrassend, want zwavelwaterstof ontstaat in zee door de reductie van sulfaten die door rivieren vanaf het continent naar de oceanen worden vervoerd. Echter, sulfaten komen in de rivieren terecht doordat gesteente verweerd onder invloed van zuurstof in de atmosfeer. Maar zelfs een lage concentratie was kennelijk niet in de atmosfeer aanwezig, evenmin als in de oceanen.

De chemie van de oceanen moet voor de Grote Oxidatie-Gebeurtenis dus heel anders (en veel complexer) zijn geweest dan tot nu toe werd aangenomen. Het is dan ook de vraag hoe de grote hoeveelheden zwavelwaterstof dan in die oude oceanen terecht kunnen zijn gekomen in de afwezigheid van zuurstof. Volgens de onderzoekers kan dat gebeurd zijn doordat zwavel via vulkanische uitbarstingen in de oceanen terecht kwam, waarna zwavelreducerende bacteriŽn de zwavel omzetten in zwavelwaterstof. Dit zou ook verklaren waarom de concentratie aan zwavelwaterstof van plaats tot plaats in de oceanen sterk uiteenliep.

Voor het onderzoek werden gesteenten uit het westen van AustraliŽ geanalyseerd die rijk zijn aan pyriet (FeS2). De gesteenten dateren van 2,6 miljard jaar geleden, dus 200 miljoen jaar voor de Grote Oxidatie-Gebeurtenis. Eerder onderzoek had al uitgewezen dat gesteenten van 2,5 miljard jaar oud tekenen vertonen van de aanwezigheid van enig zwavelwaterstof in de oceanen. Zoín 100 miljoen jaar eerder was die concentratie dus veel hoger( aanwezigheid grote hoeveelheden pyriet). Dit wijst er volgens de onderzoekers op dat de chemie van de oceanen pas (relatief) kort voor de Grote Oxidatie-Gebeurtenis begon te veranderen, en wel in die zin dat de reducerende omstandigheden minder werden, waarschijnlijk door de (aanvankelijk nog zeer langzame) toename van zuurstof. Maar de vele zwavelwaterstof, in combinatie met de zeer geringe hoeveelheden zuurstof tot vlak voor de Grote Oxidatie-Gebeurtenis - die het startschot vormde voor een plotselinge opbloei van het nog wel zeer primitieve leven - moet de ontwikkeling van dat leven langdurig sterk hebben vertraagd.

De vrijwel totale afwezigheid van zuurstof in het zeewater tot vlak voor de Grote Oxidatie-Gebeurtenis blijkt ook uit het feit dat molybdeen nauwelijks in de 2,6 miljard jaar oude gesteenten voorkomt (en dat er dus geen verwering van continentale gesteenten plaatsvond). Dit element vormt niet alleen een proxy voor de hoeveelheden zuurstof in atmosfeer en oceaan, maar neemt ook een sleutelpositie in wat betreft de voedingsstoffen voor organismen (zoals cyanobacteriŽn). CyanobacteriŽn waren waarschijnlijk de eerste organismen die in grote hoeveelheden in zee voorkwamen, maar tot de Grote Oxidatie-Gebeurtenis vonden ze kennelijk onvoldoende noodzakelijke sporenelementen in het zeewater, waardoor ze beperkt in aantal bleven en dus ook nauwelijks zuurstof produceerden. Dat molybdeen al wel voorkomt in gesteenten van 2,5 miljard jaar oud, geeft aan dat toen inmiddels de continentale verwering was begonnen.


Onderzoekers Clint Scott (links)
en Timothy Lyons (rechts).

Referenties:
  • Scott, C.T., Bekker, A., Reinhard, C.T., Schnetger, B.Krapez, B., Rumble III, D. & Lyons, T.W., 2011. Late Archean euxinic conditions before the rise of atmospheric oxygen. Geology 39, p. 119-122.

Foto: University of California, Riverside, CA (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl