Proterozoic atmospheric chemistry constrained by an Earth system model of biogeochemistry

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21055
• Project/Area Number (Other): 18H05874 (2018)
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund (2019); Single-year Grants (2018)
• Review Section: 0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: OZAKI Kazumi 東邦大学, 理学部, 講師 (10644411)
• Project Period (FY): 2018-08-24 – 2020-03-31
• Keywords: 原生代 / 大気中酸素濃度 / 大気中メタン濃度 / 大気中二酸化炭素濃度 / 生物地球化学 / 物質循環 / 数値モデル

Outline of Final Research Achievements

We develop a novel quantitative approach that constrains the global biogeochemical cycles of C, N, P, O, and S through biogeochemical model inversion based on data from the geologic record. Our approach provides an integrated, quantitative, and statistically informative picture of the global biogeochemical state of the mid-Proterozoic Earth system, opening new perspectives on a wide range of scientific questions in research seeking to understand Earth system evolution. In particular, our results greatly refine current understanding of the global oxygen budget during the mid-Proterozoic, and provide persuasive evidence for a strongly suppressed oxygenic biosphere as the primary cause of Earth’s protracted oxygenation.

Free Research Field

地球惑星科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原生代中期の時代は、真核生物の進化や放散、およびその後の動物の出現に重要な意味を持つ時代である．当時の海洋が必須栄養塩であるリンに枯渇し、生態系活動レベルが著しく抑制されていたとの知見は、生命と地球環境の共進化を理解する上での重要な発見である．地質時代の表層環境推定は主に地質学的・地球化学的分析データに基づいて行われてきたが、本研究により、大気組成及びそれを規定する物質循環の制約という未解明の問題に対して数値モデルを用いた新しい研究アプローチの基盤が確立できたという点で、その学術的意義が大きい．