Откуда на Земле появился кислород? Новое исследование намекает на неожиданный источник
Количество кислорода в атмосфере Земли делает ее обитаемой. В атмосфере его 21%. Но в неоархейскую эру 2,8–2,5 миллиарда лет назад кислорода почти не было. Исследование ученых из Университета Мичигана (США), опубликованное в Nature Geoscience, доказывает, что по крайней мере часть раннего кислорода Земли поступила в результате движения и разрушения земной коры, пишет Conversation.
Архейский период занимает треть истории нашей планеты — 4-2,5 млрд лет назад. Тогдашняя Земля представляла собой водный мир, покрытый зелеными океанами, окутанный метановой дымкой и полностью лишенный многоклеточной жизни. На современной Земле один из основных типов тектоники — субдукция, когда океаническая кора погружается в мантию Земли. Однако ведутся серьезные споры о том, существовала ли тектоника плит в архейскую эпоху.
В зонах субдукции образуются окисленные магмы с высоким содержанием кислорода и воды. Они рождаются, когда окисленные отложения и холодная, плотная вода со дна океана попадают в мантию Земли. Такие магмы в архейских породах могли бы свидетельствовать, что субдукция и тектоника плит шли уже 2,7 млрд лет назад.
Авторы работы собрали образцы пород возрастом от 2750 до 2670 млн лет с крупнейшего сохранившегося архейского континента, простирающегося более чем на 2000 км по территории Канады от Виннипега до побережья Квебека. Кристаллы циркона могут выдерживать интенсивные температуры и давления. Они хранят подсказки о среде, в которой были сформированы, и дают точный возраст самих пород. В кристаллах циркона заключены маленькие кристаллы апатита шириной менее 30 микрон — размером с клетку кожи человека. Они, в свою очередь, содержат серу. Измеряя количество серы в апатите, можно установить, вырос ли апатит из окисленной магмы.
«Мы обнаружили, что содержание серы в магме, которое изначально было около нуля, увеличилось до 2000 частей на миллион примерно 2705 миллионов лет назад. Кроме того, сера была из окисленного источника. Эти новые находки указывают на то, что окисленные магмы действительно образовались в неоархейскую эру 2,7 млрд лет назад», — пишут исследователи.
Примечательно, что кислорода в океанах Земли еще было очень мало. Откуда он брался в магмах — пока загадка, но затем он выбрасывался в атмосферу с извержениями вулканов. Насколько известно, Земля — единственное место в Солнечной системе с тектоникой плит и активной субдукцией в прошлом и настоящем. Исследование может частично объяснить нехватку кислорода и, в конечном счете, отсутствие жизни на других каменистых планетах.
Ученые: кислород не может быть идеальным признаком жизни на других планетах
Геофизики: магнетизм может объяснить формирование системы Земля-Луна
