En låg nivå av atmosfäriskt syre i jordens medeltid hindrade evolutionen i 2 miljarder år, väcker nya frågor om livets ursprung på denna planet.

Ny forskning från University of Exeter förklarar hur syre fångades på så låga nivåer.

Professor Tim Lenton och Dr Stuart Daines vid University of Exeter Geography Department, skapat en datormodell för att förklara hur syre stabiliserades på låga nivåer och inte lyckades stiga ytterligare, trots att syre redan produceras av tidig fotosyntes. Deras forskning hjälper till att förklara varför den "stora oxidationshändelsen", som införde syre i atmosfären för cirka 2,4 miljarder år sedan, genererade inte moderna nivåer av syre.

I deras papper, publicerad i Naturkommunikation , Atmosfärisk syrereglering vid låga proterozoiska nivåer genom ofullständig oxidativ vittring av sedimentärt organiskt kol, forskarna vid University of Exeter förklarar hur organiskt material - döda kroppar av enkla livsformer - ackumulerats i jordens sedimentära bergarter. Efter den stora oxidationen, och när plåttektoniken en gång tryckte dessa sediment upp till ytan, de reagerade med syre i atmosfären för första gången.

Ju mer syre i atmosfären, ju snabbare den reagerade med detta organiska material, skapa en regleringsmekanism där syret förbrukas av sedimenten i samma takt som det producerades.

Denna mekanism gick sönder med ökningen av markväxter och en resulterande fördubbling av global fotosyntes. Den ökande koncentrationen av syre i atmosfären övervägde så småningom kontrollen av syre och innebar att den äntligen kunde stiga till de nivåer vi är vana vid idag.

Detta hjälpte djuren att kolonisera landet, som så småningom leder till mänsklighetens utveckling.

Modellen antyder att atmosfäriskt syre sannolikt var på cirka 10% av dagens nivåer under de två miljarder åren efter den stora oxidationshändelsen, och inte lägre än 1% av syrenivåerna vi känner till idag.

Professor Lenton sa:"Den här gången i jordens historia var lite av en catch-22 situation. Det var inte möjligt att utveckla komplexa livsformer eftersom det inte fanns tillräckligt med syre i atmosfären, och det fanns inte tillräckligt med syre eftersom komplexa växter inte hade utvecklats - Det var först när landväxterna uppstod såg vi en mer betydande ökning av atmosfäriskt syre.

"Livets historia på jorden är nära sammanflätad med de fysiska och kemiska mekanismerna på vår planet. Det är klart att livet har haft en djup roll i att skapa den värld vi är vana vid, och planeten har på samma sätt påverkat livets bana. Jag tycker att det är viktigt att människor erkänner miraklet i sin egen existens och inser vilken fantastisk planet det här är. "

Livet på jorden antas ha börjat med de första bakterierna som utvecklades för 3,8 miljarder år sedan. För cirka 2,7 miljarder år sedan utvecklades den första syreproducerande fotosyntesen i haven. Men det var inte förrän för 600 miljoner år sedan som de första flercelliga djuren som svampar och maneter dök upp i havet. För 470 miljoner år sedan växte de första växterna på land med de första landdjuren som tusenfotingar som uppträdde för cirka 428 miljoner år sedan. Däggdjur steg inte till ekologisk framträdande förrän efter dinosaurierna utrotades för 65 miljoner år sedan. Människor uppträdde först på jorden 200, 000 år sedan.