Dat wij hier nu op twee benen rondlopen met kleertjes aan, wonend in huizen en rijdend in auto’s, daar is een héle lang weg aan voorafgegaan. Het begon toen een oeroud supercontinent 1,5 miljard jaar geleden uit elkaar viel. Daardoor veranderde het aardoppervlak zo ingrijpend dat complex leven kon ontstaan.
Onderzoekers van de Universiteit van Sydney en de Universiteit van Adelaide hebben laten zien hoe platentektoniek heeft bijgedragen aan de bewoonbaarheid van de aarde. Zij zetten daarmee vraagtekens bij de zogenaamde ‘saaie miljard jaar’, een periode die lang werd gezien als een tijd van stilstand zonder biologische of geologische activiteit.
De eerste eukaryoten
Maar nu blijkt dat er toen diep in de aarde van alles gebeurde om de planeet voor te bereiden op het ontstaan van complex leven. De platentektoniek hervormde de aarde en creëerde omstandigheden die zuurstofrijke oceanen en de eerste eukaryoten – de voorouders van al het complexe leven – mogelijk maakten.
Eukaryoten zijn organismen waarvan de cellen een duidelijke celkern bevatten, samen met andere met membranen omgeven structuren, de zogenaamde organellen. Alle planten, dieren en schimmels behoren tot deze groep.
“Ons werk laat zien dat processen diep in de aarde, en dan vooral het uiteenvallen van het oude supercontinent Nuna, een keten van gebeurtenissen in gang zette die leidden tot minder vulkanische uitstoot van koolstofdioxide en tot de uitbreiding van ondiepe mariene leefgebieden waarin vroege eukaryoten zich konden ontwikkelen”, zegt Müller van de Universiteit van Sydney.
Nuna
Supercontinent Nuna wordt ook wel Columbia genoemd. Het vormde zich zo’n 2 miljard jaar geleden en bestaat grofweg uit Baltica, wat nu Scandinavië is, Laurentia – een groot deel van Noord-Amerika – en Siberië.
Een dynamische aarde onder een saai oppervlak
Tussen de 1,8 en 0,8 miljard jaar geleden gebeurde er een hoop: continenten werden gevormd en weer uit elkaar getrokken. Eerst ontstond supercontinent Nuna, even later kwam Rodinia. Met behulp van een nieuw platentektonisch model dat 1,8 miljard jaar aardgeschiedenis omvat, reconstrueerde het team veranderingen in plaatgrenzen, continentale randen en de koolstofuitwisseling tussen mantel, oceanen en atmosfeer.
Daaruit bleek dat toen Nuna rond 1,46 miljard jaar geleden uiteenviel, de totale lengte van het ondiepe continentaal plat meer dan verdubbelde tot ongeveer 130.000 kilometer. Deze ondiepe zeeën bestonden waarschijnlijk uit zuurstofrijk water, dat langdurig een stabiele leefomgeving bood waarin complex leven kon gedijen.
Tegelijkertijd nam de vulkanische uitstoot van CO2 af en de opslag van koolstof in de oceaanbodem toe, doordat de flanken van de mid-oceanische ruggen zich uitbreidden. Op deze plekken sijpelt zeewater in scheuren van de oceaanbodem, wordt verwarmd en verliest zijn CO2, wat leidt tot de vorming van kalksteen.
“Dit dubbele effect – minder uitstoot en meer opslag – zorgde voor afkoeling van het klimaat en veranderde de chemie van de oceanen, waardoor omstandigheden ontstonden die gunstig waren voor de evolutie van complexer leven”, aldus onderzoeker Adriana Dutkiewicz van de Universiteit van Sydney.
Ondiepe zeeën cruciaal voor complex leven
De komst van de eerste fossiele eukaryoten, ongeveer 1,05 miljard jaar geleden, viel samen met het uiteendrijven van de continenten en de uitbreiding van ondiepe zeeën.
“We denken dat deze uitgestrekte continentale platten en ondiepe zeeën cruciale ecologische broedkamers waren”, zegt onderzoeker Juraj Farkaš van de Universiteit van Adelaide. “Ze boden tektonisch en geochemisch stabiele mariene omgevingen, vermoedelijk met hogere concentraties voedingsstoffen en zuurstof, factoren die essentieel waren voor de evolutie en diversificatie van complex leven op onze planeet.”
Het is een interessante studie omdat voor het eerst de platentektoniek over zo’n lange tijdschaal is gereconstrueerd en gekoppeld aan de koolstofuitstoot gedurende bijna 2 miljard jaar. Daarvoor zijn computermodellen gebruikt waarin tektonische reconstructies werden gecombineerd met simulaties van koolstofopslag en -uitstoot via subductie, waarbij de ene tektonische plaat onder de andere schuift, en vulkanisme, waarbij magma, as en gassen vrijkomen in de atmosfeer en aan het aardoppervlak.
Luister ook naar de Scientias Podcast: