Wat vertellen koolstofisotopenverhoudingen ons over massa-extincties?

Het testen van de koolstofisotoopverhoudingen van oude lagen of fossielen kan nuttig zijn om toegang te krijgen tot de klimaatomstandigheden en de biologische productiviteit op het moment dat deze werden vastgelegd. Het gebruik van koolstofisotoop op deze manier is gebaseerd op het principe dat fotosynthetische organismen, zoals algen, bij voorkeur de lichtere en meer gebruikelijke koolstof-12 opnemen, terwijl de zwaardere koolstof-13 achterblijft. Tijdens een massale uitsterving is er minder preferentiële opname van koolstof-12, en dit wordt weerspiegeld in de sedimenten.

Analyse van koolstofisotopenverhoudingen is gebruikelijk bij het verkrijgen van toegang tot de impact van massa-uitstervingen, hoewel de exacte relatie tussen koolstofisotopenverhoudingen en productiviteit niet volledig wordt begrepen. Analyse van deze isotopen lijkt te suggereren dat het leven de afgelopen half miljard jaar vijf grote uitstervingen heeft ondergaan, hoewel drie daarvan aanzienlijk groter waren dan de andere twee. Al deze massale uitstervingen werden bevestigd door abrupte afname van de biodiversiteit in het fossielenbestand. Variaties in koolstofisotopen in de tijd staan ​​respectievelijk bekend als invallen en excursies.

Naast toegang tot massa-uitstervingen, worden koolstofisotoopverhoudingen ook gebruikt om de oorsprong van het leven te schatten. Onlangs wees koolstofisotoop op een extreem vroege oorsprong van fotosynthetische cyanobacteriën, de eerste bekende levende organismen, tot 4,3 miljard jaar geleden, slechts 100 miljoen jaar na de eerste vloeibaarmaking van water en ongeveer 267 miljoen jaar na de vorming van de De aarde zelf. Als dat waar is, is dit fascinerend, omdat eerdere schattingen van de oorsprong van het leven het veel later plaatsten, ongeveer 3,6 miljard jaar geleden. Als het leven zo snel na de eerste vorming van de aarde werd gevormd, waarom lijkt het dan zo zeldzaam in de kosmos in het algemeen? Misschien bestaat het meeste leven in het universum alleen uit microben, maar als dat zo is, lijkt het misschien ongewoon dat geen van deze microben zich heeft ontwikkeld tot intelligente wezens die ons hebben bezocht.

Verhoudingen van koolstofisotopen kunnen ook worden gebruikt om toegang te krijgen tot de mate van circulatie in de oceanen van miljoenen jaren geleden. Wanneer de circulatie laag is, zinkt biomateriaal rijk aan Carbon-12 naar de zeebodem en blijft daar. Dit maakt opeenvolgende organismen aan de top relatief rijk aan koolstof-13. Wanneer de bloedsomloop goed is, wordt koolstof-12 van de bodem terug naar boven gebracht en hebben organismen een normale verhouding van koolstof-12 tot koolstof-13.