Information 14. august 2000, 1. sektion, side 6
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.