Sten der sladrer

Geologi: Aflejringer af iltatomer i gamle stenformationer kan give ny viden om klodens historie


Af Robin Engelhardt

Almindelige sten, der ligger spredt rundt i landskabet, ser ikke ud af ret meget. De ser heller ikke ud til at kunne særlig meget, hverken tale, flyve eller kigge. Og det til trods for, at de er de absolut ældste tingester, der findes på denne her jord, og derfor, burde vide noget om jordens tilblivelse og evolution.

Men nu har forskere lært at gøre disse tavse vidner lidt mere snakkesalige. Ved hjælp af nye metoder til at undersøge sulfatholdige sten og deres indhold af iltatomer, kan man få en langt mere detaljeret viden om atmosfærens og livets udvikling for over to milliarder år siden.

Ifølge professor i kemi og geofysik Robert N. Clayton fra University of Chicago, handler det om en helt ny opdagelse. »Vi har ikke set noget lignende før,« siger han i den forrige udgave af fagbladet Science.

»Det er et nyt redskab til at studere den atmosfæriske kemi, og det vil helt sikkert blive vigtigt.«

Isotop-optælling
Man har længe kunnet datere sten ved hjælp af de såkaldte radioaktive ure. De mange atomer, som sten består af, har typisk en bred vifte af isotoper  hvilket er en slags søster-atomer til et bestemt atom, med en lidt anden sammensætning af partikler, og derfor med en lidt anden vægt, end hvad det mest hyppige atom har.

Da disse isotoper ofte har forskellig holdbarhed (som udtrykker sig i forskellige radioaktive forfald), kan sammensætningen af isotoperne være et mål for stenens geologiske alder. Der findes også lidt mere specielle radioaktive ure, som for eksempel forfaldet af uran (med vægten 238) til bly (206), og uran (235) til bly (207).

Ved målingen af mængden af en bestemt blyisotop kan geologer let bestemme alderen af stenprøverne. Geologer kunne med denne dateringsmetode få informationer om jordens alder og tilblivelse. Men det var stadig ikke let at finde frem til informationer om andre dele af planeten, der ikke bestod af sten, det vil sige om atmosfæren, om vand og om muligt præbiotisk liv.

Men indenfor det sidste år er der kommet flere videnskabelige artikler, som viser metoder, der muliggør en analyse af disse ting også, fordi luftens sammensætning jo godt kan manifestere sig i gamle sten. Udfordringen er, at finde og genkende nogle kemiske signaturer for atmosfærens sammensætning.

Ilt og ozontal
I forrige uge kunne kemikere fra University of California, San Diego (UCSD), rapportere om en 3,8 milliarder år gammel sten, som kunne påvise »betydelige ændringer« i atmosfærens kemiske reaktioner med svovl og ilt i perioden mellem 2,5 milliarder og 2,1 milliarder år tilbage i tiden. Det er præcis den periode, som man ved, har været vidne til en voldsom stigning i iltmængden på kloden, hvilket igen har været en vigtig forudsætning for den måde, evolutionen af liv har udviklet sig på kloden.

»Vi har fundet en ny geokemisk indikator med oprindelse i atmosfæren, og den har tydeligvis global betydning,« siger ph.d. James Farquhar fra UCSD, som har lavet det meste af et netop offentliggjort studie i Science.

Lederen af projektet, Mark Thiemens, tilføjer, at »dette er første gang nogen har været i stand til at se en tidstavle over ilt fra forhistoriens atmosfære.« Hidtil har man kun haft tilpas nyttige data over den fossile luft fra nogle iskerner fra Grønland, men de har kun kunnet forsyne forskerne med data for de sidste cirka 400.000 år.

Længerevarende tidstavler over atmosfærens kemi helt tilbage til jordens tilblivelse må ty til sten. Variationer i antallet af stabile isotoper af lette elementer som brint, kulstof, kvælstof og ilt har dog længe været brugt i geokemiske studier. Især det såkaldt »lineære« isotopforhold mellem ilt  O (18) og O (16) har været brugt.

Overskud af O (17)
Men for knap en måned siden offentliggjorde det samme forskerhold en artikel i fagbladet Nature med flere oplysninger om, hvordan ilt og ozonmængden kan måles i gamle sten. Her viste det sig, at syntesen af ozon ud fra ilt medfører en berigelse af isotoperne O (17) og O (18), hvilket betyder, at også mange andre gasarter i atmosfæren som CO2, CO, N2O osv. får en lidt anden isotopsignatur end hvad der findes for eksempel under jordens overflade.

Huiming Bao og de andre forskere fra UCSD har så kunnet vise, at bestemte sten fra jordoverfladen, som indeholder diverse svovlforbindelser, kan oxideres i atmosfæren, og derved optage et sladrende overskud af O (17). Udviklingen af en mere kvantitativ analysemetode, vil altså kunne blive et helt nyt værktøj til at øge vores viden om den forhistoriske atmosfære, og derfor også om livets udvikling.

En anden sidegevinst ville være, at man med en større tidstavle bedre kunne forstå langtidsvariationerne i klimaet. »Man hører altid spørgsmålet, om ikke drivhuseffekten skyldes en naturlig cyklus,« siger Thiemens.

0 comments:

There was an error in this gadget