L'ossigeno è essenziale per lo sviluppo della vita superiore. Però, era appena presente negli oceani della giovane Terra. Non è stato fino all'evoluzione dei batteri fotosintetici che gli oceani hanno visto un aumento significativo dei livelli di ossigeno. Misurando la composizione dell'isotopo di tungsteno, un gruppo di ricerca internazionale con la partecipazione di scienziati dell'Istituto di geologia e mineralogia dell'Università di Colonia ha ora posto le basi per una determinazione più precisa dello sviluppo dei livelli di ossigeno nei primi oceani nel tempo. prospetticamente, si aspettano intuizioni più precise sull'evoluzione della vita.

In collaborazione con scienziati dell'ETH di Zurigo, le Università di Berna e Tubinga, e l'Istituto Leibniz per la ricerca sul Mar Baltico Warnemünde (IOW), geologi guidati dal Dr. Florian Kurzweil presso l'Università di Colonia hanno analizzato l'elemento chimico tungsteno, che potrebbe fungere da elemento indicatore per l'ossigeno, nell'acqua di mare di oggi. I risultati sono stati pubblicati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ) con il titolo "Controllo redox sulla composizione dell'isotopo di tungsteno nell'acqua di mare".

Il tungsteno è presente solo in piccolissime quantità negli oceani, rendendo difficile determinare con precisione la sua concentrazione. È ancora più difficile determinare l'abbondanza di singoli isotopi di tungsteno nell'acqua di mare. Gli isotopi di un elemento hanno lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni. Quindi, ci sono isotopi di tungsteno pesanti con molti neutroni e isotopi di tungsteno più leggeri con meno neutroni. I metodi analitici sviluppati presso l'Università di Colonia consentono la misurazione più precisa delle abbondanze relative di isotopi di tungsteno attualmente disponibili in tutto il mondo.

In un bacino profondo più di 400 metri nel Mar Baltico, il gruppo di ricerca ha prelevato vari campioni di acqua, sia nelle acque superficiali ricche di ossigeno che nelle acque profonde carenti di ossigeno. I minerali di ossido si formano lungo il confine di entrambi gli strati d'acqua, legando preferenzialmente il tungsteno leggero. Il tungsteno che rimane nell'acqua di mare diventa quindi relativamente più pesante. L'ossigeno è necessario per formare minerali di ossido, quindi la concentrazione di ossigeno degli oceani è in definitiva correlata alla composizione dell'isotopo di tungsteno dell'acqua di mare.

"L'aumento delle concentrazioni di ossigeno negli oceani della Terra primordiale avrebbe dovuto portare a una maggiore formazione dei minerali di ossido, e quindi al tungsteno marino isotopicamente più pesante, " ha affermato il capo della spedizione di ricerca, il dott. Florian Kurzweil. Gli scienziati ora vogliono dimostrare che questo sviluppo è stato preservato nei sedimenti marini. La composizione degli isotopi di tungsteno dei più antichi sedimenti sulla Terra potrebbe quindi tracciare lo sviluppo dei livelli di ossigeno marino nel corso il corso della storia della Terra come un'impronta genetica.