Groot Zuurstofvoorzieningsevenement

Schrijver: Leandro Alegsa Aanmaakdatum: 17 december 2020

Het Great Oxygenation Event (GOE) was de introductie van vrije zuurstof in onze atmosfeer. Het werd veroorzaakt door cyanobacteriën die fotosynthese doen. Het duurde erg lang, van ongeveer drie miljard jaar geleden tot ongeveer een miljard jaar geleden.

De fotosynthese produceerde zowel voor als na de GOE zuurstof. Het verschil was dat vóór de GOE, organisch materiaal en opgelost ijzer chemisch werd opgevangen in de vrije zuurstof. De aarde heeft veel ijzer, en ijzer heeft een hogere oplosbaarheid dan zijn oxiden, dus de oceanen hadden veel opgelost ijzer. Het werd ijzeroxide en maakte enorme afzettingen als geband ijzergesteente uit de Archeïsche en Proterozoïsche tijdperken. Toen er niet genoeg ijzer overbleef om meer zuurstof op te vangen, verzamelde zich vrije zuurstof in de atmosfeer. Dit was de GOE.

Zuurstof was in die tijd giftig voor de meeste anaërobe inwoners van de aarde. Omdat cyanobacteriën zuurstof produceerden en hun stromatolieten bouwden, veranderden ze het milieu voor andere protisten. Omdat de andere protisten niet met zuurstof konden omgaan, zouden de meeste zijn uitgestorven. Een ander gevolg was het effect van vrije zuurstof op het atmosferische methaan, een broeikasgas. De reactie verwijderde het methaan en veroorzaakte de Huronische glaciatie, mogelijk de langste sneeuwbal-aarde-episode ooit. Sindsdien is vrije zuurstof een belangrijk onderdeel van de atmosfeer.

O2-ophoping in de atmosfeer van de aarde. Rode en groene lijnen geven het bereik van de schattingen weer, terwijl de tijd wordt gemeten in miljarden jaren geleden (Ga). Stadium 1 (3,85-2,45 Ga): Bijna geen O2 in de atmosfeer. Stadium 2 (2,45-1,85 Ga): O2 geproduceerd, maar geabsorbeerd in oceanen en zeebodems. Fase 3 (1,85-0,85 Ga): O2 begint te gassen uit de oceanen, maar wordt geabsorbeerd door landoppervlakken. Fase 4 & 5 (0,85 aanwezig): O2 zinkt gevuld en het gas hoopt zich op.

Timing

Het bewijs is dat vrije zuurstof eerst werd geproduceerd door fotosynthetische organismen (prokaryotisch, later eukaryotisch) die zuurstof uitstoten als een afvalproduct. Deze organismen leefden lang voor de GOE, misschien 3500 miljoen jaar geleden (mya). De zuurstof die ze produceerden zou snel uit de atmosfeer zijn verwijderd door de 'massale roest' die leidde tot de afzetting van bandijzerformaties. Zuurstof begon pas kort voor het begin van de GOE in kleine hoeveelheden (~50 miljoen jaar) in de atmosfeer door te dringen. Zonder een afzuiging zou de zuurstof zich zeer snel ophopen. Met de huidige fotosynthesesnelheden (die veel groter zijn dan die in het landplantloze Precambrium) zouden de moderne atmosferische O2-niveaus in ongeveer 2.000 jaar kunnen worden geproduceerd.

Samenvatting:

3.500 mya Archeologisch Eon: productie van zuurstof door cyanobacteriën in stromatolieten.
Zuurstof veroorzaakt afzetting van ijzer als ijzeroxiden in gebandeerde ijzerformaties.
c. 2.400 mya Palaeoproterozoïcum: vrije zuurstof ontsnapt in de atmosfeer, meestal geabsorbeerd op het land.
c. 850 mya Neoproterozoïcum: zuurstof begint zich op te hopen in de atmosfeer. Blijft tijdens het Palaeozoïcum toenemen tot het huidige niveau.

Vragen en antwoorden

V: Wat is de Grote Zuurstof Gebeurtenis (GOE)?

A: De GOE was het ontstaan van vrije zuurstof in onze atmosfeer, veroorzaakt door fotosynthese door cyanobacteriën. Het vond plaats over een lange periode, van drie miljard jaar geleden tot ongeveer één miljard jaar geleden.

V: Hoe vond de GOE plaats?

A: Vóór de GOE namen organische stoffen en opgelost ijzer chemisch alle vrije zuurstof op. Toen er niet genoeg ijzer overbleef om meer zuurstof vast te leggen, hoopte de vrije zuurstof zich op in de atmosfeer, wat het GOE was.

V: Wat waren enkele gevolgen van de GOE?

A: Zuurstof was giftig voor de meeste anaërobe bewoners van de aarde in die tijd, dus velen stierven uit. Vrije zuurstof reageerde ook met atmosferisch methaan, een broeikasgas, waardoor dit gas verdween en de Huronische ijstijd werd veroorzaakt - misschien wel de langste sneeuwbalperiode op aarde ooit. Sindsdien is vrije zuurstof een belangrijk onderdeel van onze atmosfeer.

V: Wat zijn stromatolieten?

A: Stromatolieten zijn gelaagde structuren die worden gevormd door cyanobacteriën en worden aangetroffen in ondiepe watermilieus zoals lagunes en getijdenpoelen. Ze ontstaan wanneer bacteriën sedimentdeeltjes opvangen in hun slijmlagen en na verloop van tijd matten op elkaar vormen.

V: Welke invloed had fotosynthese op de aarde voor en na de GOE?

A: Fotosynthese maakte zowel voor als na de GOE zuurstof; maar daarvoor werd alle vrije zuurstof opgevangen door organisch materiaal of opgelost ijzer, terwijl daarna wat vrije zuurstof zich in onze atmosfeer kon ophopen bij gebrek aan beschikbaar ijzer om alles op te vangen.

V: Wanneer vond deze gebeurtenis plaats?

A: De Grote Oxygenatie-Event vond plaats van drie miljard jaar geleden tot ongeveer één miljard jaar geleden.