Земная атмосфера чуть не потеряла кислород миллиарды лет назад, но что-то ее спасло

Более двух миллиардов лет назад в атмосфере Земли появился кислород, однако ученые долго не могли объяснить, почему он не исчез так же быстро, как возник. Скрытый элемент в океанах оказался ключом к тому, почему кислород остался на планете навсегда. Ученые утверждают, что разгадали механизм, позволивший планете сохранить пригодную для жизни атмосферу. Ответ скрывался не в воздухе, а глубоко в древних океанах.

Как пишет издание Earth, исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде нашли объяснение того, как кислород смог надолго закрепиться в атмосфере Земли более 2 миллиардов лет назад. Оказалось, что разгадку следовало искать в обычном химическом элементе, присутствующем в удобрениях и структуре ДНК.

Около 2,3 миллиарда лет назад произошло так называемое Большое окислительное событие, после которого кислород стал постоянной составляющей атмосферы. Долгое время оставалось непонятным, почему его концентрация не упала снова до прежнего уровня. Ученые выяснили, что ключевую роль сыграл рост доступного фосфора в древних океанах.

Фосфор стимулировал развитие живых организмов в океанах, благодаря чему больше органического углерода скрывалось в морских отложениях. Когда углерод оказывался погребенным, он уже не мог вступать в реакцию с кислородом и "съедать" его. В результате в атмосфере оставалось все больше свободного кислорода.

Совторник исследования, геологиня Андрея Бекера из Калифорнийского университета в Риверсайде, объяснила значение этого элемента для жизни.

"Живые организмы не могут расти или нормально функционировать без фосфора", – отметила геологиня Андрея Бекер.

На количество фосфора оказывали влияние и микроорганизмы. По мере роста концентрации кислорода в океанах увеличивалось и количество сульфатов. Микробы использовали их, чтобы более эффективно перерабатывать органическое вещество, одновременно высвобождая фосфор обратно в морскую воду. Это поддерживало новый рост жизни и продолжало весь цикл скопления углерода.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые изучили древние породы из Южной Африки с помощью нового метода анализа. Он позволяет определить, какая часть сохраненного в породах фосфора была реально доступна древним организмам, а какая химически связана с минералами и фактически выпала из обращения.

Полученные результаты показали, что уровень кислорода после Великого окислительного события мог значительно колебаться, а не расти равномерно. Эти колебания изменяли химический состав океанов и круговорот питательных веществ в течение десятков миллионов лет. Если кислорода в древних океанах хватало в течение длительных периодов, одного его дефицита может быть недостаточно, чтобы объяснить, почему сложные формы жизни появились на Земле так поздно.

Ученые также отмечают и современную связь этого явления. Глобальное потепление уже способствует понижению содержания кислорода в неких районах океана. Если эта тенденция усилится, доступность фосфора может уменьшиться, что способно отрицательно сказаться на производительности морских экосистем уже в наиблежайшие десятилетия.

Изучение химии древнейшей Земли имеет значение и для поиска жизни за пределами нашей планеты. Связь между кислородом, питательными веществами и развитием жизни может стать ориентиром в изучении океанических миров Солнечной системы и дальних экзопланет, ведь именно такой баланс элементов когда-то позволил сложной жизни зародиться и выжить на Земле.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

• Это уже не просто изменение климата: океан посылает самый тревожный сигнал за всю историю наблюдений.
• Загадочный космический сигнал преодолел 63 световых года и наконец достиг Земли
• Движущаяся "не туда" планета сбивает с толку астрономов