Rock 2,75 miliar miliar menulis ulang kisah kehidupan awal Bumi

Sebuah studi tentang stromatolit kuno mengungkapkan bahwa reservoir amonium di lautan bumi awal, kemungkinan dipengaruhi oleh aktivitas vulkanik, mungkin telah mendukung kehidupan mikroba sebelum acara oksidasi yang hebat.

Analisis stromatolit fosil yang berasal dari lebih dari 2,5 miliar tahun telah memberi cahaya baru pada kondisi lingkungan Bumi sebelum munculnya oksigen.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Ashley Martin dari Universitas Northumbria, bekerja sama dengan para ahli dalam geologi, mikrobiologi, dan geokimia, memeriksa stromatolit kuno yang dilestarikan di Zimbabwe selatan. Studi mereka berfokus pada pemahaman proses bersepeda nitrogen di ekosistem awal Bumi.

Nitrogen sangat penting untuk kehidupan tetapi pertama -tama harus dikonversi menjadi bentuk yang tersedia secara hayati saat bergerak melalui atmosfer, tanah, tanaman, dan hewan dalam siklus nitrogen.

Tim percaya bahwa pola isotop nitrogen yang tidak biasa yang ditemukan di Zimbabwe dapat menawarkan pemahaman baru tentang mekanisme yang dimainkan di lingkungan laut awal Bumi sebelum acara oksidasi yang hebat, yang terjadi antara 2,5 hingga 2,3 miliar tahun yang lalu. Peristiwa ini, yang kemungkinan disebabkan oleh evolusi fotosintesisadalah tonggak utama dalam sejarah Bumi, dan melihat kebangkitan pertama konsentrasi oksigen di atmosfer Bumi.

Memahami Bumi Pra-Oksigen

Para ilmuwan telah lama berdebat tentang kondisi biologis dan kimia yang menyebabkan peristiwa oksidasi yang hebat dan sedikit yang diketahui tentang siklus nitrogen sebelum terjadi. Pada titik waktu ini, bumi awal akan terlihat sangat berbeda dari hari ini, dengan sebagian besar benua masih tenggelam di bawah lautan besar yang menutupi planet ini.

Martin, dari Departemen Geografi dan Ilmu Lingkungan di Universitas Northumbria, mengatakan: “Ada dua nutrisi utama yang mengendalikan produktivitas di lautan pada rentang waktu geologis – nitrogen dan fosfor. Bersama -sama mereka pada akhirnya mengendalikan produktivitas kehidupan laut.

“Penelitian kami mengungkapkan nilai isotop nitrogen yang tinggi pada 2,75 miliar stromatolit air dangkal, dan nilai nitrogen yang lebih rendah dalam sedimen laut yang lebih dalam. Ini menunjukkan bahwa amonium, yang merupakan nitrogen dalam bentuknya yang berkurang, terakumulasi di dalam air yang dalam dan dibawa ke dalam perairan dangkal dengan naik-gerakan nutrisi yang dalam.

“Reservoir amonium besar akan sangat bermanfaat bagi kehidupan awal, memberikan sumber nitrogen yang diperlukan untuk proses biologis terjadi. Kondisi ini, kemungkinan di lautan yang terkuras dari oksigen terlarut dengan pengaruh vulkanik atau hidrotermal yang kuat, akan membantu mendukung pertumbuhan mikroba, berpotensi memacu inovasi biologis dan peaching untuk pengembangan oksidasi.”

Dampak aktivitas vulkanik pada awal kehidupan

Sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah bergengsi, Komunikasi Alammenguraikan temuan tim peneliti, yang mencakup para ahli dari University of St Andrews; Universitas Kaiserslautern-Landau di Jerman; Universitas Leibniz, Hannover; Institut Kimia Max Planck di Jerman dan Universitas Johannesburg di Afrika Selatan.

Dr. Eva Stüeken dari University of St Andrews menjelaskan: “Kami telah lama bingung dengan nilai isotop nitrogen yang tidak biasa di batuan ini. Temuan baru kami menunjukkan hubungan yang kuat dengan daur ulang nutrisi hidrotermal, yang berarti bahwa kehidupan awal sebagian mungkin telah didorong oleh aktivitas vulkanik.”

Profesor Axel Hofmann dari University of Johannesburg menambahkan: “Vulkanisme sangat aktif 2,75 miliar tahun yang lalu dan meninggalkan dampak abadi dalam evolusi kehidupan pada waktu itu. Batuan di Zimbabwe melestarikan catatan yang luar biasa dari interval waktu ini.”

Proposal bahwa di beberapa daerah di dunia, sejumlah besar nitrogen yang tersedia secara hayati dalam bentuk ammonium mungkin telah terakumulasi di lautan kuno karena aktivitas gunung berapi dan memicu pengembangan kehidupan, didukung oleh penelitian sebelumnya dari Dr. Martin, Dr. Stüeken dan Dr. Michelle Gehringer dari Universitas Kaisla-Kaisla-Bahasa.

Reference: “Anomalous δ15N values ​​in the Neoarchean associated with an abundant supply of hydrothermal ammonium” by Ashley N. Martin, Eva E. Stüeken, Michelle M. Gehringer, Monika Markowska, Hubert Vonhof, Stefan Weyer and Axel Hofmann, 22 February 2025, Komunikasi Alam.
Doi: 10.1038/s41467-025-57091-3