El oxígeno es esencial para el desarrollo de una vida superior. Sin embargo, apenas estaba presente en los océanos de la Tierra joven. No fue hasta la evolución de las bacterias fotosintéticas que los océanos vieron un aumento significativo en los niveles de oxígeno. Al medir la composición de isótopos de tungsteno, un equipo de investigación internacional con la participación de científicos del Instituto de Geología y Mineralogía de la Universidad de Colonia ha sentado las bases para una determinación más precisa del desarrollo de los niveles de oxígeno en los océanos primitivos a lo largo del tiempo. Prospectivamente, esperan conocimientos más precisos sobre la evolución de la vida.

En cooperación con científicos de ETH Zurich, las universidades de Berna y Tübingen, y el Instituto Leibniz de Investigación del Mar Báltico Warnemünde (OIA), Los geólogos dirigidos por el Dr. Florian Kurzweil en la Universidad de Colonia analizaron el elemento químico tungsteno, que podría actuar como un elemento indicador de oxígeno, en el agua de mar de hoy. Los resultados se han publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ) bajo el título "Control redox de la composición de isótopos de tungsteno del agua de mar".

El tungsteno está presente solo en cantidades muy pequeñas en los océanos, lo que dificulta determinar con precisión su concentración. Es aún más difícil determinar la abundancia de isótopos individuales de tungsteno en el agua de mar. Los isótopos de un elemento tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. Por eso, hay isótopos de tungsteno pesados ​​con muchos neutrones e isótopos de tungsteno más ligeros con menos neutrones. Los métodos analíticos desarrollados en la Universidad de Colonia permiten la medición más precisa de la abundancia relativa de isótopos de tungsteno actualmente disponible en todo el mundo.

En una cuenca de más de 400 metros de profundidad en el Mar Báltico, el equipo de investigación tomó varias muestras de agua, tanto en las aguas superficiales ricas en oxígeno como en las aguas profundas con deficiencia de oxígeno. Los minerales de óxido se forman a lo largo del límite de ambas capas de agua, uniendo preferentemente el tungsteno ligero. El tungsteno que queda en el agua de mar se vuelve relativamente más pesado. Se requiere oxígeno para formar minerales de óxido, por lo que la concentración de oxígeno de los océanos se correlaciona en última instancia con la composición de isótopos de tungsteno del agua de mar.

"El aumento de las concentraciones de oxígeno en los océanos de la Tierra primitiva debería haber conducido a una mayor formación de los minerales de óxido, y por lo tanto al tungsteno marino isotópicamente más pesado, ", dijo el jefe de la expedición de investigación, el Dr. Florian Kurzweil. Los científicos ahora quieren demostrar que este desarrollo se ha conservado en los sedimentos marinos. La composición de los isótopos de tungsteno de los sedimentos más antiguos de la Tierra podría rastrear el desarrollo de los niveles de oxígeno marino en el curso de la historia de la Tierra como una huella genética.