Den permanenta ökningen av syre i jordens atmosfär, som i grunden förändrade den efterföljande naturen av jordens beboelighet, inträffade mycket senare än man trodde, enligt ny forskning.

Och studien, från ett internationellt team ledd av University of Leeds och inklusive forskare från University of California-Riverside, Harvard Universitet, University of Southern Denmark och University of St Andrews, ger också en förklaring till några av de mest extrema klimatepisoder som har påverkat jorden, när planeten upprepade gånger var täckt med is.

Första gången syre fanns påtagligt i atmosfären var för cirka 2,43 miljarder år sedan, och detta markerar starten på den stora oxidationshändelsen – en avgörande period i jordens historia.

Även om den stora oxidationshändelsen ledde till syrenivåer som fortfarande var mycket lägre än idag, det förändrade dramatiskt den kemiska sammansättningen av planetens yta och satte scenen för den efterföljande biologiska evolutionen på jorden, vilket i slutändan ledde till att en planet samarbetade med djurlivet.

Genom att analysera bergarter från Sydafrika, som deponerades i havet vid tiden för den stora oxidationshändelsen, forskarna upptäckte att tidig atmosfärisk syresättning var kortlivad, och syre blev inte ett permanent inslag i atmosfären förrän långt senare.

Professor Simon Poulton, från Leeds School of Earth and Environment, ledde forskningen.

Han sa:"The Great Oxidation Event förändrade i grunden jordens miljö och beboelse. Denna tidiga period av syresättning antogs ha inträffat mellan cirka 2,43 och 2,32 miljarder år sedan.

"Dock, vår forskning visar att faktiskt, syresättningen av atmosfären var mycket instabil under en period av cirka 200 miljoner år, med permanent atmosfärisk syresättning som inträffade cirka 100 miljoner år senare som tidigare trott."

Deras resultat, publiceras i tidskriften Natur , föreslår också ett direkt samband mellan fluktuationer i atmosfärens syrekoncentration och koncentrationer av växthusgaser.

Professor Andrey Bekker vid University of California-Riverside, som var medförfattare till studien, sa:"Dessa fynd hjälper till att förklara fyra utbredda glaciationer som inträffade samtidigt med den stora oxidationshändelsen, varav några sannolikt skulle ha täckt hela jorden i is i miljontals år.

"Våra nya data visar att den permanenta ökningen av syre faktiskt inträffade efter den sista stora nedisningen av perioden och inte före den, som tidigare hade varit ett stort pussel i vår förståelse av kopplingar mellan tidig atmosfärisk syresättning och intensiv klimatinstabilitet."

Forskargruppen har ommärkt den här perioden det stora oxidationsavsnittet. Det inledde en 1,5 miljarder års period av efterföljande klimat- och miljöstabilitet, som var kvar till en andra stor period av stigande syre och klimatinstabilitet i slutet av prekambriumperioden.

Professor David Johnston, en medförfattare från Harvard University sa:"Ökningen av atmosfäriskt syre var en nyckelfaktor för jordens livsmiljö.

"Att reda ut historien om atmosfärisk syresättning gör att vi i slutändan kan förstå hur syre steg till nivåer som var tillräckliga för att tillåta utvecklingen av djur.

"The Great Oxidation Episode, när atmosfäriskt syre först steg till märkbara nivåer, representerar ett avgörande steg i denna historia."

Professor Poulton tillade:"Vi kan inte börja förstå orsakerna och konsekvenserna av atmosfärisk syresättning, den mest betydande kontrollen på jordens livsmiljö, om vi inte vet när permanent atmosfärisk syresättning faktiskt inträffade. Nu har vi äntligen den där pusselbiten."