De ontdekking heeft enorme implicaties voor de oorsprong van het leven op onze planeet.

Dat onze planeet er 3,2 miljard jaar geleden heel anders uitzag dan nu, is algemeen bekend. Maar dat er in geen velden of wegen continenten te vinden waren en onze planeet volledig bedekt was met water; dat wisten we tot voor kort niet. Een nieuw onderzoek brengt daar verandering in. In de studie komen wetenschappers met vrij overtuigende aanwijzingen voor het idee dat onze planeet 3,2 miljard jaar geleden een heuse ‘waterwereld’ was.

Oceaankorst
Ze baseren zich op een analyse van een 3,2 miljard jaar oud stukje oceaanbodem, dat vandaag de dag niet langer onder water schuilgaat, maar in het noordwesten van Australië te vinden is. “De gesteenten zijn vulkanisch van aard en bestaan grotendeels uit basalt,” zo vertelt onderzoeker Benjamin Johnson aan Scientias.nl. “Wat zo geweldig is aan dit gebied is dat de gesteenten behoorlijk goed bewaard zijn gebleven.” En die goedbewaarde gesteenten blijken dus een opmerkelijk verhaal te vertellen. “We gebruikten de oude oceaankorst om te achterhalen hoe de samenstelling van het oceaanwater 3,2 miljard jaar geleden was,” vertelt Johnson. “Er is geen 3,2 miljard jaar oud oceaanwater meer te vinden, maar we hebben wel deze gesteenten die de interactie aan zijn gegaan met dat water en zich die interactie op een bepaalde manier ‘herinneren’.”


De interacties tussen het water en gesteenten hebben er namelijk voor gezorgd dat de gesteenten zelf enigszins veranderd zijn. Door te kijken naar de veranderingen die gesteenten hebben ondergaan, kunnen onderzoekers zich een beeld vormen van de samenstelling van het oceaanwater dat deze veranderingen heeft bewerkstelligd. “En wat we ontdekten, was dat de oceaan 3,2 miljard jaar geleden meer zuurstof-18 herbergde dan vandaag de dag,” aldus Johnson.

Waterwereld
Zuurstof-18 is een isotoop van zuurstof. Isotopen zijn atomen van een chemisch element – in dit geval zuurstof – die allemaal net zoveel protonen in hun kern hebben, maar een afwijkend aantal neutronen bezitten. Dat oceaanwater lang geleden rijker was aan zuurstof-18 is veelzeggend en volgens de onderzoekers het beste te verklaren door het idee dat er 3,2 miljard jaar geleden helemaal geen continentale verwering plaatsvond op aarde. En dat wijst er dan weer op dat er helemaal geen land boven water uitstak. Johson legt uit: “We spreken van continentale verwering als regen of sneeuw op het land de interactie aangaat met gesteente en zo aarde of klei maakt. Wanneer die klei gevormd wordt, wordt daar altijd veel zuurstof-18 in opgenomen. Dus het water dat via rivieren weer terugkeert naar de oceaan herbergt altijd minder zuurstof-18. De continenten en grond slaan dat zware zuurstofisotoop als het ware op. Als er geen land boven de zeespiegel uitsteekt en er geen verwering plaatsvindt, blijft de zware zuurstofisotoop zuurstof-18 in de oceaan en dat is wat we zien in de oude oceaankorst in Australië.”

Platentektoniek
Afgaand op dit onderzoek is de geschiedenis van onze planeet grofweg in te delen in een periode waarin de aarde geen continenten herbergde en een periode waarin er wel land op de planeet te vinden is. Hoe de ene situatie plaatsmaakte voor de andere, is nog niet helemaal duidelijk. Mogelijk kwam de platentektoniek – waarbij meer korst werd gevormd die gaandeweg boven het water ging uitsteken – pas vrij laat op gang. Een andere optie is dat de platentektoniek er altijd is geweest, maar meer dan 3 miljard jaar geleden heel erg langzaam ging. “We zijn nu op zoek naar nieuwe plekken om onderzoek te doen, in gebieden die net iets ouder of iets jonger zijn. Zo zijn er iets oudere gebieden te vinden in Zuid-Afrika (van ongeveer 3,4 miljard jaar oud) en iets jongere in Canada en het zuidwesten van de VS (tussen de 2.7 en 1.8 miljard jaar oud) die meer inzicht kunnen geven in deze transformatie.”


Leven
Het idee dat de aarde 3,2 miljard jaar geleden een waterwereld was, heeft verstrekkende gevolgen voor onze ideeën omtrent de oorsprong van het leven. “Zonder continenten en land dat zich boven zeeniveau bevond, konden de eerste ecosystemen alleen maar in de oceaan evolueren,” aldus Johnson. Maar dat is niet de enige implicatie die het onderzoek heeft voor de oorsprong van het leven. “Zonder land dat boven water uitstak, moet de water- en nutriëntencyclus er op aarde eerst ook heel anders uit hebben gezien en dat beperkt weer de manieren waarop leven kan ontstaan en evolueren.”

Bovendien heeft het onderzoek ook consequenties voor onze zoektocht naar buitenaards leven, denkt Johnson. “De studie suggereert dat de aarde – en daarmee dus mogelijk ook andere aardachtige planeten – in de eerste kwart van hun geschiedenis een waterwereld zijn. En dat betekent dat met uitzondering van misschien enkele kleine eilanden alle beschikbare niches en omgevingen waarin leven kan ontstaan en evolueren, in het water te vinden zijn.”