Karjalas Äänisjärve kaldal paljanduvad kahe miljardi aasta vanused orgaanikarikkad settekivimid nn šungiidid, milles peituvad keemilised sõrmejäljed jutustavad loo tolleaegse Maa keskkonnatingimustest. Eesti ja Kanada teadlaste juhtimisel koostöös Norra, Prantsusmaa, USA, ja Venemaa geoloogidega avastati nendes kivimites ebaharilikult palju molübdeeni, uraani ja reeniumi. Samuti nähti ainulaadset uraani isotoopkoostist, mida pole nii vanadest kivimitest varem leitud.

Uuringu juhtautor Kaarel Mänd Tartu Ülikooli ökoloogia ja maateaduste instituudist leidis, et ülikõrge molübdeeni, uraani ja reeniumi sisaldus settekivimites on seletatav ainult erakordselt kõrge hapnikutasemega atmosfääris ja ookeanides.

"Vastasel korral ei oleks need metallid merevees lahustuvad ja ei saaks kontsentreeruda ka meresetetes. Tulemus on seda üllatavam, et mitmed varsemad uuringud on väitnud, et sel ajaperioodil Maa ajaloos toimus hapniku sisalduse kiire langus," selgitas Mänd.

Viimastel aastakümnetel on selgunud, et vaba hapnik ilmus Maa atmosfääri esmakordselt 2,4 miljardi aasta eest, nn Suure Hapnikusündmuse ajal. Gaasi sisaldus tõusis 2,1 miljardit aastat tagasi pooleni tänapäevasest. Lisaks iseloomustab seda perioodi erakordselt suur anomaalia süsiniku stabiilsete isotoopide koostises, mis on salvestunud samavanuselistes lubjakivides.

Anomaalsed süsiniku isotoopide suhted võisid olla põhjustatud algeliste fotosünteesivate organismide massilisest vohamisest ja mattumisest setetesse, mis põhjustas omakorda biosfääri kõrge hapnikutootlikkuse. Samas on geoloogide hulgas levinud ka arusaam, et vahetult peale süsinikuanomaalia lõppu langes hapniku tase atmosfääris enam kui miljardiks aastaks alla ühe protsendini kaasaegsest tasemest.

Uuringu ühe algataja, Tartu Ülikooli professori Kalle Kirsimäe sõnul leidub Äänisjärve piirkonnas Maa paremini säilinud ja esinduslikumaid settekivimeid, mis on moodustunud Maa ajaloo just sel kriitilisel ajal. Eesti, Norra ja Vene teadlaste koostöös on neid kivimeid uuritud juba enam kui kümme aastat. Tartu Ülikooli ja Tallinna Tehnikaülikooli toetusega viidi Äänisjärve kaldal läbi teaduslikud puurimistööd.

Puursüdamikes leitud orgaanilise aine rikka settekivimi šungiidi keemilised analüüsid lükkavad ümber senise arusaama, et ulatuslikule süsinikuanomaaliale järgnes kiire hapnikusisalduse langus. "Šungiidid settisid miljoneid aastaid pärast häiringu lõppu, kuid neis leiduvad keemilised jäljed viitavad hoopis hapniku tõusule," selgitas Mänd. Geoloogid peavad nüüd nende tulemuste valguses oma arusaamad iidse Maa hapniku- ja süsinikuringest ümber hindama.

Uuringutulemustel on laiem tähendus elu arenguloo mõistmisele. Eukarüoodid ehk päristuumsed organismid, kelle hulka kuuluvad kõik keerukamad organismid, sealhulgas inimesed ja muud loomad, vajasid arenemiseks ja levimiseks hapniku. Kuigi hapnik ilmus märkimisväärses koguses Maa atmosfääri juba 2,4 miljardit aastat tagasi, viibis eukarüootide esiletõus veel poolteist miljardit aastat. Seda on siiani selgitatud Maa "keskea" madala hapnikutasemega, mis pärssis keerukamate organismide arenemist.

Nii käesoleva kui ka Tartu Ülikooli teadlaste varasemate teadustööde valgusel näib see teooria järjest vildakam. Hapnikurikkad tingimused kestsid pärast Suurt Hapnikusündmust oluliselt kauem, kui varem eeldatud. Eukarüootide ja Maa atmosfääri hapniku ajalugu on muutumas järjest keerulisemaks ning mitmetahulisemaks. Tartu Ülikooli teadlaste arvates on aga tegemist põneva uurimisküsimusega, mis ootab lahti harutamist.

Uuringu tulemused avaldati ajakirjas Nature Geoscience.