Newswise — CAMBRIDGE, Mass. — Forskare vid Massachusetts Institute of Technology och Harvard University har gett en möjlig förklaring till hur jordens tidiga atmosfär kunde stödja det överflöd av fritt syre och järn som finns i dagens järnmalmsfyndigheter, trots bevis som tyder på att atmosfären vid den tiden var tom av syre.
Teamets resultat, som rapporteras i tidskriften Nature Geoscience, tyder på att den stora majoriteten av järn i det tidiga havet var bundet till organiska molekyler producerade av levande organismer. När dessa organismer dog och sjönk till havsbotten låstes järnet som de hade bundit in i syrefattiga lager av sediment, vilket hindrade det från att reagera med och ta bort syre från atmosfären.
Vid högre nivåer av organisk produktivitet och syrebehov skulle emellertid järnet ha frigjorts från de organiska molekylerna, reagerat med syre och lagt sig ut ur havet som järnmalm, i linje med de avlagringar av järnmalm som har observerats i bergarter från denna era.
Teamet kunde återskapa dessa förhållanden i labbet genom att syntetisera organiska molekyler som liknar de som troligen produceras av tidiga organismer. De exponerade sedan de organiska molekylerna för löst järn och syre och fann att järnet var effektivt bundet till de organiska molekylerna och förhindrade att reagera med syret.
"Vårt arbete tyder på att mängden syre som producerades av tidiga fotosyntetiska organismer var tillräcklig för att stödja utfällningen av järnmalmsfyndigheter, även i en anoxisk atmosfär", säger Dustin Trail, Cecil och Ida Green Professor i jord- och planetvetenskap vid MIT och tidningens seniorförfattare. "Detta ger nya bevis för att jordens tidiga atmosfär kan ha varit mer syresatt än tidigare trott, vilket har viktiga konsekvenser för vår förståelse av planetens tidiga evolution."
Teamets resultat är också betydelsefulla eftersom de tyder på att de processer som ledde till bildandet av järnmalmsfyndigheter på jorden också kan ha inträffat på andra planeter eller månar i universum, vilket ger ett potentiellt nytt sätt att söka efter tecken på liv bortom jorden.
"Om vi hittar järnmalmsfyndigheter på andra planeter kan det vara en indikation på att det en gång fanns liv där, även om atmosfären för närvarande saknar syre", säger Trail.
Teamets forskning stöddes av NASA Astrobiology Institute.
