Ученые выяснили, что удержало кислород в атмосфере 2 млрд лет назад
Более 2 миллиардов лет назад кислород наконец стал постоянной частью атмосферы Земли. На протяжении миллионов лет уровень кислорода в атмосфере оставался достаточно высоким, чтобы создать условия для возникновения сложной жизни. До недавнего времени ученые не знали, что именно заставляло уровень кислорода оставаться стабильным. Теперь специалисты из Калифорнийского университета в Риверсайде выяснили: кислороду не дал выветриться фосфор. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Загадка кислородной катастрофы
Кислород появился в атмосфере Земли порядка 2,3 миллиардов лет назад в результате так называемой кислородной катастрофы. Ученые неплохо представляют себе причины этого явление. Но почему кислород сохранял высокую концентрацию долгое время оставалось неясным. Понимание этого вопроса имеет большое научное значение, потому что позволяет объяснить, как на Земле возникли сложные формы жизни. Ключом к разгадке оказался фосфор, химический элемент, который составляет основу молекулы ДНК каждого живого существа.
Большое содержание фосфоре в океанах привело к тому, что органический углерод стал интенсивно захораниваться в донных отложениях. Побочным эффектом этого процесса стало продолжение выделения кислорода в атмосферу. По мере проникновения кислорода в океан росли концентрации сульфатов. Микробы использовали сульфаты для более эффективного разложения органики, высвобождая фосфор обратно в морскую воду, что стимулировало новый рост живых организмов.
Новая методика анализа древних пород
Чтобы проверить эту гипотезу ученые проанализировали древние породы из Южной Африки. Им потребовалось применить новый метод, суть которого в разделении фосфора в зависимости от типа минерала, в котором он был связан. Старые методы не позволяли сделать такие тонкие различия. С помощью новой технологии исследователям удалось определить, был ли фосфор, заключенный внутри минерала, доступен для живых организмов.
«Теперь мы можем отделить биодоступный фосфор от того, который был по сути "заблокирован" для микроорганизмов», — поясняет соавтор работы Эдриэнн Беккер.
Это дает гораздо более четкую картину уровня питательных веществ в древних океанах, чем было возможно ранее. Результаты показывают, что после кислородной катастрофы колебания уровня кислорода были более резкими, чем считалось раньше. Возможно, эти колебания, то уменьшавшие, то увеличивавшие содержание кислорода в воздухе на протяжении десятков миллионов лет, задерживали развитие сложной жизни.
Почему исследование важно
Сегодня изменение климата приводит к тому, что некоторые части мирового океана теряют кислород. Если эта тенденция сохранится, содержание фосфора в морской воде может снова снизиться. Это значительно снизит жизнеспособность морских экосистем. Кроме того, исследование может помочь в поиске жизни на других планетах. Чем лучше ученые понимают условия, в которых развивалась жизнь на Земле, тем легче им будет распознавать похожие условия на других мирах.
«История Земли показывает, что кислород, питательные вещества и жизнь развивались вместе. Понимание этих взаимосвязей дает нам более тонкое представление о будущем нашей планеты и о том, что мы могли бы искать на других планетах», — говорит Беккер.
