Forskare har länge undrat varför syrehalten i jordens atmosfär ökade i stegvisa språng, och varför planeten under stora delar av sin historia hade låga syrenivåer. En ny studie publicerad i Nature Geoscience visar att jordens rotation – alltså längden på dygnet – kan ha spelat en avgörande roll för denna utveckling.
Längre dagar gav mer syre
Jordens rotation har saktat ner över miljarder år på grund av tidvattenkrafter från månen. För flera miljarder år sedan var ett dygn bara sex timmar långt, jämfört med dagens 24 timmar. Forskarna bakom studien har undersökt hur denna förändring påverkat syreproduktionen i cyanobakteriemattor, som var de första organismerna att producera syre genom fotosyntes.
Genom experiment och datormodeller visade de att längre dagar leder till att mer syre exporteras från dessa mikrobiella mattor till omgivande vatten, även om den totala mängden fotosyntes är densamma. Detta beror på att längre perioder av ljus ger mer tid för syre att diffundera ut ur mattorna innan det förbrukas av andra mikroorganismer.
Koppling till syreexplosioner
Studien föreslår att denna mekanism kan ha bidragit till de två stora syreökningarna i jordens historia: den stora oxidationshändelsen för cirka 2,4 miljarder år sedan och den neoproterozoiska oxidationshändelsen för cirka 600 miljoner år sedan. Under dessa perioder ökade daglängden markant, vilket kan ha möjliggjort en större nettobildning och inlagring av organiskt kol – och därmed mer syre i atmosfären.
Experimentella bevis
Forskarna testade sina hypoteser på moderna cyanobakteriemattor i Middle Island Sinkhole, en miljö med låga syrehalter som liknar förhållandena på den unga jorden. De såg att nettoutsläppet av syre ökade kraftigt när dagarna förlängdes i laboratoriet. Vid korta dagar var mattorna till och med en nettokonsument av syre.
Planetens mekanik formar livet
Resultaten visar att planetära faktorer som jordens rotation kan ha haft en oväntat stor betydelse för livets utveckling och jordens geokemi. Längre dagar gynnade syreexport och kolinlagring, vilket i sin tur banade väg för utvecklingen av mer avancerade livsformer.
Studien ger ett nytt perspektiv på hur fysikaliska processer på planetnivå kan samverka med biologiska och kemiska processer och därmed forma förutsättningarna för liv på jorden.
Källa: nature.com
