het onderzoek, gepubliceerd in twee papers-een in het Journal of the Geological Society en een andere in Earth and Planetary Science Letters-lost het langdurige probleem op van hoe wetenschappers records kunnen bijhouden van het leven op aarde in sterk metamorfoseerde rotsen die meer dan 3.700 miljoen jaar oud zijn, waarbij organisch materiaal vaak verandert in het op koolstof gebaseerde mineraal grafiet.in de eerste studie, gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters, analyseerde het team tien Steenmonsters van banded iron formations (BIF) uit Canada, India, China, Finland, de VS en Groenland die meer dan 2.000 miljoen jaar geschiedenis beslaan.

zij beweren dat koolstof die bewaard wordt in grafietachtige kristallen -‘ grafitische koolstof ‘ – zich bevindt naast mineralen zoals apatiet, waarvan onze tanden en botten gemaakt zijn, en carbonaat, de biosignaturen zijn van de oudste levensvormen op aarde.

” Het leven op aarde is gebaseerd op koolstof en na verloop van tijd ontleedt het in verschillende stoffen, zoals carbonaat, apatiet en olie. Deze raken gevangen in lagen sedimentair gesteente en uiteindelijk wordt de olie grafiet tijdens de daaropvolgende metamorfose in de korst,” verklaarde Dr.Dominic Papineau (UCL Earth Sciences, Center for Planetary Sciences en het London Centre for nanotechnologie).”onze ontdekking is belangrijk omdat er veel discussie is over de vraag of de associatie van grafiet met apatiet een aanwijzing is voor een biologische oorsprong van de koolstof die in oude rotsen wordt gevonden. We hebben nu meerdere strengen bewijs dat deze minerale associaties biologisch zijn in gestreepte ijzerformaties. Dit heeft enorme implicaties voor hoe we de oorsprong van koolstof bepalen in monsters van buitenaardse rotsen die elders in het zonnestelsel zijn teruggekeerd.”

het team onderzocht de samenstelling van BIF-gesteenten omdat ze bijna altijd van Precambrium leeftijd zijn (4.600 miljoen jaar oud tot 541 miljoen jaar oud) en registreerde informatie over de oudste omgevingen op aarde.

hiervoor analyseerden zij de samenstelling van gesteenten variërend van 1.800 miljoen jaar oud tot meer dan 3.800 miljoen jaar oud met behulp van een reeks methoden waarbij fotonen, elektronen en ionen werden gebruikt om de samenstelling van grafiet en andere mineralen van potentiële biogene oorsprong te karakteriseren.”eerder werd aangenomen dat het vinden van apatiet en grafiet samen in oude rotsen een zeldzame gebeurtenis was, maar deze studie toont aan dat het gebruikelijk is in BIF in een reeks van rock metamorfe kwaliteiten,” zei teamlid Dr Matthew Dodd (UCL Earth Sciences en het London Centre for Nanotechnology).

De apatiet-en grafietmineralen worden geacht twee mogelijke oorsprong te hebben: gemineraliseerde producten van vergoten biologisch organisch materiaal, waaronder de afbraak van moleculen in olie bij hoge temperaturen, of de vorming door middel van niet-biologische reacties die relevant zijn voor de chemie van hoe het leven is ontstaan uit niet-levende materie.

door bewijs te tonen voor het wijdverbreide voorkomen van grafietkoolstof in apatiet en carbonaat in BIF, samen met de koolstof-isotopensamenstelling, concluderen de onderzoekers dat de mineralen het meest consistent zijn met een biologische oorsprong uit de overblijfselen van de oudste levensvormen op aarde.

om te onderzoeken in welke mate metamorfisme bij hoge temperaturen een verlies veroorzaakt in moleculaire, elementaire en isotoopsignaturen van biologische materie in gesteenten, analyseerden ze dezelfde mineralen uit een 1.850 miljoen jaar oud BIF-gesteente in Michigan dat metamorfose had ondergaan in warmte van 550 graden Celsius.

in deze tweede studie, die vandaag is gepubliceerd in Journal of the Geological Society, toont het team aan dat verschillende biosignaturen worden gevonden in de grafitische koolstof en de bijbehorende apatiet, carbonaat en klei.

ze gebruikten een verscheidenheid aan high-tech instrumenten om sporen van belangrijke moleculen, elementen en koolstofisotopen van grafiet te detecteren en combineerden dit met verschillende microscopietechnieken om kleine objecten te bestuderen die vastzitten in rotsen die onzichtbaar zijn voor het blote oog.

samen komen al hun waarnemingen van de samenstelling overeen met een oorsprong uit vervallen biomassa, zoals die van oude dierfossielen in musea, maar die sterk is veranderd door hoge temperaturen.

” onze nieuwe gegevens leveren extra aanwijzingen dat grafiet geassocieerd met apatiet in BIF hoogstwaarschijnlijk van biologische oorsprong is. Bovendien, door het nemen van een reeks van waarnemingen uit de hele geologische record, lossen we een langdurige controverse over de oorsprong van isotopisch licht grafiet koolstof met apatiet in de oudste BIF,” zei Dr Papineau.

” we hebben aangetoond dat biosignaturen bestaan in sterk gemetamorfoseerde ijzerformaties uit Groenland en Noordoost Canada die meer dan 3.850 miljoen jaar oud zijn en dateren uit het begin van de sedimentaire gesteenten.”

het werk werd vriendelijk gefinancierd voor een deel door NASA.