Molybdæn (Mo) er et redox-sensitivt grundstof, som kan bruges til at følge udviklingen af ilt (O2) på Jorden gennem den geologiske lagserie. Ophobningen af fri ilt i Jordens atmosfære og oceaner er tæt knyttet til livets udvikling, både fordi ilt dannes gennem biologisk aktivitet og fordi ilt er nødvendig for alle højerestående livsformer, såsom dyr og mennesker. Koncentrationen og isotopsammensætningen af molybdæn i havsedimenter fortæller om urhavets kemi, hvis vi forstår hvordan Mo udfælder fra havvand og hvilke konsekvenser det har for isotopsammensætningen. Denne ph.d.-afhandling indeholder en undersøgelse af hvordan Mo udfælder i Cadagno-søen, Schweiz, som har permanent iltsvind og sulfidholdigt bundvand, samt to studier af Mo koncentrationer og isotoper i ca. 750 Ma Chuar sedimenter, USA, og ca. 500 Ma Alun-skifer fra Sydsverige. Grunden til at molybdæn-isotoper reflekterer oceanernes iltindhold er at havvand har en isotopsammensætning, der er bestemt af for hvor meget molybdæn der eksporteres fra havet til henholdsvis sulfidholdige og iltholdige miljøer. Tidligere har man antaget at de sulfidholdige sedimenter direkte kopierer isotopsammensætningen i havvand, fordi molybdæn hurtigt fjernes fra sulfidholdige vandmasser. Dermed bevarer sådan sedimenter et signal om oceanets iltningsgrad, da sedimentet blev dannet. Studiet i Cadagno-søen har testet denne antagelse ved at følge de isotopmæssige konsekvenser af molybdæns vej til sedimentet. Resultatet viser at molybdæn faktisk reagerer temmelig langsomt selv i Cadagno hvor sulfid koncentrationen er høj, og at isotopsammensætningen dermed kan ændres mellem vandsøjle og sediment. Dog er isotopfraktioneringen begrænset hvilket retfærdiggør brugen af molybdæn-isotoper som indikator for urhavets iltningsgrad. Studiet giver en detaljeret beskrivelse af molybdæns vej fra kilde til sediment, hvor Mo skylles ind med floder i form af opløste molybdat-ioner, der reagerer til thiomolybdate i det sulfidholdige bundvand. Her sætter thiomolybdater sig på partikler der synker til bunds. Partiklerne er primært af organisk materiale, som degraderer i den tidlige diagenese og dermed frigiver molybdæn til porevandet i sedimentet. I denne tilstand er molybdæn formentlig bundet til mindre organiske komplekser (fx humussyre) og er ikke reduceret til uopløselig molybdenit (Mo4+) på trods af at det ville være energimæssigt avorabelt. Disse resultater stemmer godt overens med det endelige produkt som findes i geologiske prøver. En ca. 750 Ma lagserie fra Chuar-gruppen, USA, er undersøgt for Mo-koncentrationer og isotopsammensætninger. Resultatet viser forbløffende lave molybdæn koncentrationer og næsten ingen isotopfraktionering uden store variationer. Dette afspejler et lavt Mo-indhold i havet og understøtter den nuværende model for oceaners sammensætning med udbredt iltmangel og sulfidholdige vandmasser omkring 200 mio. år før dyrene opståen på Jorden.
De samme teknikker har været anvendt i den ca. 500 Ma Sydsvenske Alun skifer, som er dannet efter dyrenes indtræden i Jordens historie. Man ville derfor forvente at finde et dramatisk højere iltniveau - måske sammenligneligt med i dag. Resultatet viste dog i direkte modsætning generel iltmangel i oceanet og vi finder en interessant kovariation i isotopsammensætningerne for kulstof, svovl og molybdæn i lagserien. Kulstof isotopsammensætningen tager et dramatisk udsving, set i mange verdensdele, kaldes’SPICE’ episoden (Streptoean Positive Carbon Isotope Excursion). Denne begivenhed repræsenterer den sidste i rækken af klimaændringer med masse-uddøen til følge. Det tidsmæssige forløb af denne klimaændring er afspejlet i Mo/TOC (TOC = total kulstof) og molybdæn isotopsammensætningen, der viser udbredelsen af reducerende vandmasser over en ca. 1 mio. år periode. Disse klimaskift må have ødelagt livsbetingelserne for aerobe organismer i på lavt vand og dermed øget selektionspresset i biosfæren. Det er muligt at belyse det klima, hvorfra livet udvikler sig, gennem studier af molybdæns isotopsammensætning. Isotopfraktionering på grundstoffets vej til sedimenterne påvirker fortolkningen, og dermed besværliggør fx en kvantitativ undersøgelse af iltniveauet i urhavet. Fortsættelsen af disse studier forventes kvalitativt at øge vores forståelse af redox sammensætningen i havet og ophobningen af atmosfærisk ilt gennem Jordens historie.