En forskare från University of Wyoming bidrog till en artikel som fastställde att en "Snowball Earth"-händelse faktiskt ägde rum 100 miljoner år tidigare än tidigare beräknat, och en ökning av planetens oxidation berodde på ett antal olika kontinenter – inklusive det som nu är Wyoming – som en gång var sammankopplade.

"Isotopisk datering av den stora magmatiska provinsen Ongeluk, Sydafrika, avslöjade att den första paleoproterozoiska globala glaciationen och den första betydande stegförändringen i atmosfärisk syresättning sannolikt inträffade mellan 2, 460 och 2, 426 miljoner år sedan, cirka 100 miljoner år tidigare än tidigare uppskattningar, säger Kevin Chamberlain, en UW forskningsprofessor vid institutionen för geologi och geofysik. "Och ökningen av atmosfäriskt syre var inte monotont utan, istället, kännetecknades av betydande oscillationer före irreversibel syresättning av atmosfären 2, 250 miljoner år sedan."

Chamberlain är den andra författaren till en artikel, med titeln "Timing och tempo för den stora oxidationshändelsen, " som visas i 6 februari (dagens) nummer av Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). Tidskriften är en av världens mest prestigefyllda multidisciplinära vetenskapliga serier, med täckning som spänner över det biologiska, fysik och samhällsvetenskap.

Ashley Gumsley, doktorand vid Lunds universitet i Lund, Sverige, är tidningens huvudförfattare. Andra bidragsgivare var från Geological Survey of Canada i Ottawa; Naturhistoriska riksmuseet; University of Johannesburg, Sydafrika; och University of California-Riverside.

Forskningen relaterar till en period i jordens historia för cirka 2,45 miljarder år sedan, när klimatet svängde så extremt att polarisarna sträckte sig till ekvatorn och jorden var en snöboll, och atmosfären var till stor del isolerad från hydrosfären, säger Chamberlain. Återhämtning från denna snöbollsjord ledde till den första och största, snabb ökning av syrehalten i atmosfären, känd som Great Oxygenation Event (GOE), sätter scenen för dominansen av aerobt liv, han säger.

En senare, och mer känd, Snowball Earth-perioden inträffade för cirka 700 miljoner år sedan, och ledde till flercelligt liv under den kambriska perioden, säger Chamberlain. Händelserna visar att det inte var en händelse, men en svängning av syre över tid som ledde till jordens förhållanden idag.

"Så, båda Snowball Earth-perioderna hade extrema effekter på livets utveckling, " säger han. "Det hjälper oss att förstå utvecklingen av jorden och jordens atmosfär, och livets utveckling, för den delen."

Chamberlains bidrag fokuserar på magmatiska bergarter exponerade i Sydafrika som registrerar förekomsten av ekvatorialglaciärer och innehåller kemiska indikatorer för ökningen av atmosfäriskt syre. Chamberlains in situ metod för att bestämma bergarternas ålder kräver inte att baddeleyitkristaller tas bort från berget. Denna process möjliggör analys av nyckelprover med mindre kristaller än tidigare tillåtet. Med hjälp av en masspektrometer, bergarternas ålder bestäms genom att mäta uppbyggnaden av bly från det radioaktiva sönderfallet av uran, han säger.

"Grundberättelsen hade utarbetats tidigare av andra, men våra resultat har avsevärt förfinat tidpunkten och varaktigheten av händelsen, "som är mer av en övergång faktiskt, " förklarar Chamberlain. "Med all diskussion om klimatförändringar i dag, att förstå hur jorden reagerade och effekterna på atmosfären i det förflutna kan hjälpa oss att förutsäga framtiden."

Chamberlain pekar på en Wyoming-koppling i denna forskning. Från paleomagnetiska data, många av kontinenterna, just då, inklusive källarklipporna i Wyoming, var alla kopplade till en enda, stor kontinent och ligger nära ekvatorn. Andra anslutna kontinenter inkluderade delar av vad som nu är Kanada och Sydafrika. Denna situation är en del av triggern för "Snowball Earth"-förhållandena.

"Det finns isavlagringar exponerade i Medicine Bow Mountains och Sierra Madre som är från samma händelse, " han säger.

Dessa stenar, känd som diamictiter, har stora droppstenar som trycker ner mycket finkornig lersten. De stora stenarna föll från undersidan av glaciärplattor när de spreds ut och smälte över grunda hav, liknar sediment under Ross havsisen i Antarktis idag.

"Det faktum att dessa sediment var vid ekvatorn för 2,45 miljarder år sedan kommer från paleomagnetiska data från associerade magmatiska bergarter, " säger Chamberlain. "Jag tycker att det är intressant att en del av historien ligger bara 60 mil bort i Snowies."