Strävan efter att upptäcka vad som drev en av de viktigaste evolutionära händelserna i livets historia på jorden har tagit en ny, fascinerande twist.

Ett team av forskare har gett en ny inblick i vad som kan ha drivit fram "Cambrian Explosionen" - en period av snabb expansion av olika former av djurliv som inträffade för över 500 miljoner år sedan.

Medan ett antal teorier har lagts fram för att förklara denna milstolpeperiod, det mest trovärdiga är att det drevs av en betydande ökning av syrenivåerna som gjorde att en mängd olika djur kunde frodas.

Den nya studien tyder på att en sådan ökning av syrenivåerna var resultatet av extraordinära förändringar i den globala plattektoniken.

Under bildandet av superkontinenten "Gondwana", det skedde en stor ökning av kontinental bågevulkanism – kedjor av vulkaner som ofta bildades tusentals kilometer långa där kontinentala och oceaniska tektoniska plattor kolliderade. Detta ledde i sin tur till ökad "avgasning" av CO2 från forntida, subducerade sedimentära bergarter.

Detta, laget beräknade, ledde till en ökning av atmosfärisk CO2 och uppvärmning av planeten, vilket i sin tur förstärkte vittringen av kontinentala bergarter, som tillförde näringsämnet fosfor till havet för att driva fotosyntes och syreproduktion.

Studien leddes av Josh Williams, som började forskningen som en MSc-student vid University of Exeter och nu studerar för en Ph.D. vid University of Edinburgh.

Under sitt civilingenjörsprojekt använde han en sofistikerad biogeokemisk modell för att göra den första kvantifieringen av förändringar i atmosfärens syrenivåer precis innan denna explosion av liv.

Medförfattare och projekthandledare professor Tim Lenton, från University of Exeters Global Systems Institute sa:"Ett av de stora dilemman som ursprungligen erkändes av Darwin är varför komplext liv, i form av fossila djur, dök upp så plötsligt i det som nu är känt som den kambriska explosionen.

"Många studier har föreslagit att detta var kopplat till en ökning av syrenivåerna - men utan en tydlig orsak till en sådan ökning, eller något försök att kvantifiera det."

Inte bara förutspådde modellen en markant ökning av syrenivåerna på grund av förändringar i plattektonisk aktivitet, men den ökningen av syre – till ungefär en fjärdedel av nivån i dagens atmosfär – passerade de kritiska nivåer som uppskattas behövas av djuren som sågs i den kambriska explosionen.

Williams tillade:"Det som är särskilt övertygande med den här forskningen är att modellen inte bara förutspår en ökning av syre till nivåer som uppskattas vara nödvändiga för att stödja de stora, mobil, rovdjursliv i kambrium, men modellförutsägelserna visar också stark överensstämmelse med befintliga geokemiska bevis."

"Det är anmärkningsvärt att tänka att våra äldsta djurförfäder - och därför alla vi - kan vara skyldiga vår existens, till viss del, till en ovanlig episod av plattektonik för över en halv miljard år sedan", sa professor Lenton.

En tektoniskt driven Ediacaran oxygenation event av Joshua Williams, Benjamin Mills och Tim Lenton publiceras i Nature Communications på onsdag, 19 juni 2019.