Ученые рассказали, что хорошего в замедлении вращения Земли

Как связаны лунная гравитация и крошечные цианобактерии?
Фото: Shutterstock

С момента образования Земли около 4,5 млрд лет ее вращение постепенно замедлялось. Исследователи связали удлинение дней с насыщением атмосферы кислородом.

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience, коротко о нем рассказывает Science Alert.

Влияние лунной гравитации заставляет нашу планету вращаться все медленнее — в среднем Земля замедляется на 1,8 мс за столетие. На основании летописи окаменелостей мы знаем, что 1,4 млрд лет назад сутки составляли всего 18 с половиной часов, а 70 млн лет назад сутки были на полчаса короче, чем сегодня.

«Неизменный вопрос в науках о Земле заключался в том, как атмосфера Земли получила кислород и какие факторы влияли на оксигенацию, — рассказали исследователи. — Наша работа показывает, что скорость вращения Земли — другими словами, продолжительность ее дня, — могла иметь важное влияние на характер и скорость насыщения атмосферы кислородом».

Ученые обратились к моменту, известному как Кислородная катастрофа, — глобальному изменению состава атмосферы Земли, когда в ней произошло резкое и значительное повышение содержания кислорода. Без Великого окислительного события жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы возникнуть. Основную часть кислорода производили цианобактерии путем фотосинтеза.

В карстовой яме на Мидл-Айленде в озере Гурон можно найти микробные маты, которые считаются аналогом цианобактерий, ответственных за Кислородную катастрофу. Пурпурные цианобактерии, производящие кислород посредством фотосинтеза, и белые микробы, метаболизирующие серу, живут в микробном мате на дне озера. Ночью белые микробы поднимаются на верхнюю часть мата и поедают серу. Когда встает солнце, белые микробы опускаются, а фиолетовые цианобактерии поднимаются наверх и начинают вырабатывать кислород посредством фотосинтеза.

Казалось бы, продолжительность суток не влияет на возможность выработки кислорода: два 12-часовых дня должны быть аналогичны одному 24-часовому. Чтобы проверить эту гипотезу, команда провела эксперименты и измерения микробов как в их естественной среде, так и в лабораторных условиях. На основе своих результатов они также провели моделирование.

Оказалось, что для высвобождения кислорода из бактериальных матов продолжительность непрерывного солнечного дня имеет решающее значение: цианобактерии поднимаются из глубин с задержкой, обусловленной скоростью молекулярной диффузии. Поэтому чем дольше сутки, тем больше кислорода могло быть выработано посредством фотосинтеза на древней Земле.

«Мы связываем воедино законы физики, действующие в самых разных масштабах, от молекулярной диффузии до планетарной механики, и показываем, что существует фундаментальная связь между продолжительностью дня и тем, сколько кислорода могут выделять наземные микробы», — заявили авторы работы.

Атмосфера Земли лишится кислорода, предсказали ученые

Как зарождалась жизнь: Земля эпохи вулканов и бактерий