Vad berättar kolisotopförhållandena för oss om massförlängningar?

Att testa kolisotopförhållandena i antika skikt eller fossiler kan vara till hjälp för att få åtkomst till klimatförhållandena och biologisk produktivitet vid tidpunkten för dessa. Användningen av kolisotop på detta sätt bygger på principen att fotosyntetiska organismer, såsom alger, företrädesvis tar upp den lättare och vanligare kol-12 samtidigt som den tyngre kol-13 lämnas kvar. Under en massutrotning finns det mindre föredraget upptag av kol-12, och detta återspeglas i sedimenten.

Analys av kolisotopförhållanden är vanligt för att få tillgång till effekterna av massförlängningar, men det exakta förhållandet mellan kolisotopförhållanden och produktiviteten är inte helt förstått. Analys av dessa isotoper tycks antyda att livet genomgick fem stora utrotningar under de senaste halvmiljard åren, även om tre av dessa var särskilt viktigare än de andra två. Alla dessa massutsläckningar bekräftades av abrupt minskningar av biologisk mångfald i fossilregistret. Variationer i kolisotoper över tid kallas inkursioner respektive utflykter.

Förutom att få tillgång till massförlängningar, används även kolisotopförhållanden för att uppskatta livets ursprung. Nyligen pekade kolisotop-bevis på ett extremt tidigt ursprung för fotosyntetiska cyanobakterier, de första kända levande organismerna, för så länge som 4,3 miljarder år sedan, bara 100 miljoner år efter den ursprungliga kondensationen av vatten och cirka 267 miljoner år efter bildandet av Jorden själv. Om det är sant är detta fascinerande, eftersom tidigare uppskattningar av livets ursprung placerade det mycket senare, för cirka 3,6 miljarder år sedan. Om livet bildades så snart efter den första bildningen av jorden, varför verkar det så sällsynt i kosmos i allmänhet? Kanske består mest liv i universum bara av mikrober, men i så fall kan det tyckas ovanligt att ingen av dessa mikrober ännu har utvecklats till intelligenta varelser som har besökt oss.

Förhållanden mellan kolisotop kan också användas för att få tillgång till graden av cirkulation i haven för miljontals år sedan. När cirkulationen är låg sjunker biomaterial som är rikt på kol-12 till havsbotten och stannar där. Detta gör att efterföljande organismer överst är relativt rika på kol-13. När cirkulationen är god, bringas kol-12 från botten tillbaka upp till toppen, och organismer har ett normalt förhållande mellan kol-12 och kol-13.