Waarom denkt men dat er vroeger geen zuurstof was?

Question

Ik lees nu een boek over abiogenese en het boek legt het niet uit. Ze zeggen alleen dat het zo was, welke redenen zijn er om dit aan te nemen?

Cryofiel · Accepted Answer

Vrije zuurstof is oxidatief/corrosief. Dat betekent dat het zich vanzelf verbindt met veel andere stoffen. Dit gebeurt des te sneller naarmate het warmer is, zoals tijdens de vorming van de aarde.

Het ligt dus voor de hand, dat alle zuurstof op de jonge aarde slechts in gebonden vorm aanwezig was. We zien dat ook bij alle andere planeten waarvan wij de samenstelling van de atmosfeer kennen: daar komt geen vrije zuurstof voor.

Om vrije zuurstof in de atmosfeer te hebben, moet er een proces actief zijn dat zuurstof vrijmaakt uit andere stoffen, en dat proces moet continu actief zijn om tegenwicht te bieden aan die natuurlijke neiging van vrije zuurstof om zich met andere materialen te verbinden en dus uit de atmosfeer te verdwijnen.

Vrije zuurstof zou, vanwege zijn corrosieve eigenschappen, uitermate schadelijk zijn voor het leven dat net aan het ontstaan was. Het huidige leven heeft namelijk speciale beschermingsmechanismen (waarvan anti-oxidanten de bekendste zijn) om zich tegen het agressieve zuurstof te beschermen. Het net ontstane leven had die bescherming niet.

Microfossielen vertellen ons wanneer het leven ongeveer is ontstaan; toen was er dus geen zuurstof. Dit om de eerstgenoemde redenen, en omdat anders het leven niet had kunnen ontstaan.

We hebben ook een vermoeden wanneer fotosynthese ontstond. Bij fotosynthese ontstond het uiterst agressieve vrije zuurstof; de eerste fotosynthetiserende cellen, die in het water leefden, scheidden dat agressieve goedje zo snel mogelijk uit.

Op dat moment bevond zich nog veel opgelost ijzer (en andere metalen) in het water. Het uitgescheiden zuurstof bond zich aan dat ijzer. Daarbij ontstond ijzeroxide, en dat is onoplosbaar, dus dat dwarrelde langzaam naar beneden. Op de oceaanbodem ontstond een sedimentlaag met veel ijzeroxide; die sedimentlaag kunnen we nu terugvinden. De ouderdom van die sedimentlaag komt overeen met het ontstaan van fotosynthese.

Na miljoenen jaren was het opgeloste ijzer op. De fotosynthetiserende cellen produceerden nog steeds zuurstof. Dat werd nu niet meer weggevangen door ijzer. Daardoor hoopte het zuurstof zich op in het water en in de atmosfeer.

Voor het toenmalige leven was zuurstof een dodelijk gifgas. In de fossielen vinden we dan ook een grote uitstervingsgolf, die samenviel met het einde van de neerslag van ijzeroxide als sediment. Het leven vergiftigde zichzelf.

(vervolg in reactie)

 · Answer

Helaas kan ik zo snel geen echt duidelijke bron vinden die dit uit legt, maar het komt er op neer dat tijdens het ontstaan van de aarde er erg veel ijzer in de grond en in de oceanen aanwezig was.

Dit ijzer heeft erg sterk de neiging zich met (vrije) zuurstof te binden.

Pas toen bacterieel leven met het proces van fotosynthese op gang kwam ontstond deze vrije zuurstof. Die werd echter meteen opgenomen door al dat ijzer. Pas toen al het ijzer zich tot roest had gebonden kon het percentage zuurstof in de atmosfeer echt gaan stijgen tot de huidige 20%.

Door metingen aan aardlagen kan men de leeftijd en samenstelling ervan afleiden. Hieraan kan men ook afleiden wat de samenstelling van de atmosfeer geweest moet zijn.

Het onderzoek van deze aardlagen en de modellen rondom het ontstaan van de aarde leiden er toe dat men nu weet dat er vroeger geen zuurstof aanwezig was op aarde.

Kijk eens naar de documentaire "Earth Making of a Planet" daarin zie je ook dit onderwerp aan bod komen. (zie, met name in de video hier onder)

 · Answer

Het is een erg lastige reactie om met licht water te splitsen, er zijn minimaal 10 fotonen binnen betrekkelijk korte tijd voor nodig om al de energie aan een watermolecuul toe te voeren. Meer primitieve organismen gebruikten zwavelwaterstof en licht als energiebron.

Toen het enzymsysteem van de cyanobacterien er in slaagde water te splitsen begon het zeer reactieve zuurstof te ontstaan en zijn alle primitievere bacterien verbannen naar plekken waar bijna geen zuurstof is (in de praktijk ver van het licht, in modder in de zeebodem, in modder, slib etc.) De lichtgevoelige purperen zwavelbacterien komen ook nog steeds in bepaalde lagen van de modder voor, met genoeg licht en rotte eierengas (H2S) om te bestaan, op schorren bijvoorbeeld.

De nog primitiever bacterien leefden van redoxreacties, ze konden bepaalde chemische reacties sterk versnellen en de energie gebruiken om zichzelf te vormen. De lichtgevoelige bacterien werden als het ware onafhankelijk van deze chemische omzettingen en konden licht van de zon gaan gebruiken. Door hun producten konden andere bacterien weer hun producten gebruiken voor verdere reacties.  Vooral zuurstof is uitstekend geschikt om weer te gebruiken om allerlei stoffen te oxideren en daaruit energie te winnen. Dat is ook de manier waarop wij overleven.

MAAR, er is geen goed bewijs dat er eerst purperbacterien waren en toen pas cyanobacterien. De eerste fossiele lichtafhankelijke bacterien (3.5 milj. jaar geleden) kunnen zowel zuurstofproducerend als zwavelproducerend zijn geweest. Alleen dat ze licht gebruikten om te groeien heeft men wel weten vast te stellen. Er is erg veel literatuur en onderzoek naar de relaties tussen bacterien en hun indeling en reactiemechanismen, maar het is erg slecht bekend hoe het ecosysteem er tussen 3.5 en 2.5 miljard jaar geleden uitzag. Er is wel zekerheid over de eerste atmosferische zuurstof, die dateert van ongeveer 2.5 miljard jaar geleden  (afzetting van ijzeroxides, ijzerminerealen die door de zuurstof in de lucht zijn geoxideerd.), maar men denkt dat dat komt doordat er een enorme hoeveelheid reduceerbare (brandbare) stoffen was in de vroege atmosfeer en aardkorst.

Waarom denkt men dat er vroeger geen zuurstof was?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (2)

Bekijk alle vragen in deze categorieën: