Ongeveer 2,5 miljard jaar geleden kwam de eerste grote hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer terecht. De organismen die deze zuurstof produceerden door middel van fotosynthese zijn de cyanobacteriën of blauwalgen. Dit is echter 200 miljoen jaar nadat de zuurstofproducerende cyanobacteriën zijn ontstaan. De vraag is dan waar de zuurstof is gebleven als het niet in de atmosfeer terecht kwam? Het blijkt dat gassen van onderzeese vulkanen de geproduceerde zuurstof massaal vasthouden en niet laten ontsnappen naar de atmosfeer. Onderzeese vulkanen treden dus op als vertragende factor. Dit stond onlangs in het tijdschrift Nature.

Vulkanen kunnen zowel boven de zeespiegel als onder de zeespiegel hun lava naar buiten spuwen. In het midden van de huidige Atlantische Oceaan bijvoorbeeld komt lava vanuit het binnenste van de aarde in de zee terecht om vervolgens te stollen. Dit onderzeese lavagebergte heet de Mid-Atlantische Rug. Maar ook in het vroegere landschap waren er vulkanen aanwezig. Vóór 2,5 miljard jaar geleden waren er veel onderzeese vulkanen en maar weinig vulkanen op het land. Daarna was het juist omgekeerd.

De oorzaak hiervan moet worden gezocht in de plaattektoniek. Veel kleine aardplaten kwamen rond die tijd samen en vormden grote landmassa’s uit kleinere. Tegenwoordig is het Euraziatische continent zo’n grote landmassa. Een goed voorbeeld van het botsen van twee aardplaten is de Indische landplaat die rond 50-55 miljoen jaar geleden tegen de Euraziatische plaat aan botste. Hierdoor is het Himalaya gebergte ontstaan. Vergelijkbare processen deden zich ook voor rond 2,5 miljard jaar gelden. Het uiteindelijke samenkomen van platen zorgde voor extra vulkanen op het land.

De vulkanen spuwen naast lava ook gassen uit. De vulkanen op het land produceren vooral gassen als waterdamp (H₂O), koolstofdioxide (CO₂) en zwaveldioxide (SO₂). Onderzeese vulkanen produceren voornamelijk andere gassen: waterstof (H₂), diwaterstofsulfide (H₂S), koolstofmonoxide (CO) en methaan (CH₄). Deze houden zuurstof beter vast in vergelijking met gassen van vulkanen op het land.

Na 2,5 miljard jaar geleden kwamen er meer vulkanen op het land en nam het aantal onderzeese vulkanen af. Er werd dus minder zuurstof op de oceaanbodem vastgehouden waardoor er een blijvende zuurstofconcentratie in de atmosfeer kon worden opgebouwd. Van dat moment hebben nu nog steeds voordeel want we leven nu tenslotte van een zuurstofconcentratie van 21%.

Referentie:

Lee R. Kump en Mark E. Barley. 2007. Increased subaerial volcanism and the rise of atmospheric oxygen 2.5 billion years ago. Nature 448: 1033-1036.