Новости
Международная группа исследователей установила, что Великое кислородное событие — период, когда атмосфера Земли впервые насытилась кислородом, около 2,4–2,06 млрд лет назад, — было напрямую связано с колебаниями уровня фосфора в древних океанах. Изучив карбонатные породы с четырех континентов, ученые обнаружили синхронные изменения в содержании фосфора и изотопном составе углерода в морских отложениях того времени. Это указывает на то, что именно доступность этого химического элемента запускала всплески биологической активности, которые производили кислород и навсегда изменили облик планеты.
Великое кислородное событие стало переломным моментом в истории Земли — именно тогда в атмосфере закрепился кислород, что открыло путь к появлению сложных форм жизни. До этого момента атмосфера была практически бескислородной. Ученые давно спорят о причинах этого скачка: одни считали, что кислород постепенно накапливался по мере снижения геологической активности планеты, другие предполагали резкий рост производства кислорода живыми организмами.
Исследователи применили новый метод анализа — измерение содержания фосфора, связанного с карбонатными минералами в древних породах. Фосфор — важнейший элемент для жизни, без которого невозможен рост водорослей и бактерий, производящих кислород в процессе фотосинтеза. Проанализировав 14 карбонатных формаций возрастом от 2,6 до 2,0 млрд лет из Австралии, Африки, Северной и Южной Америки, команда обнаружила устойчивую закономерность: периоды с высоким содержанием фосфора совпадали с резкими положительными сдвигами в изотопном составе углерода.
Особенно ярко эта связь проявилась во время так называемого Ломагундского события — самого масштабного и продолжительного изменения изотопного состава углерода в истории Земли, длившегося с 2,22 до 2,06 млрд лет назад. В этот период концентрация фосфора в карбонатах была в среднем в 2–9 раз выше, чем до и после него. Компьютерное моделирование показало, что такое увеличение содержания фосфора могло вызвать взрывной рост численности фотосинтезирующих организмов, массовое захоронение органического углерода и, как следствие, резкий подъем уровня кислорода в атмосфере — вплоть до 40–110% от современного уровня.
Когда поступление фосфора в океаны сократилось, содержание кислорода в атмосфере упало примерно до 20% от нынешнего уровня, что согласуется с геохимическими данными о снижении окислительной способности океанов после Ломагундского события. Это объясняет, почему Великое кислородное событие не было одномоментным скачком, а растянулось почти на 400 млн лет с чередованием подъемов и спадов. Модель также показала принципиальное отличие от сценария, где кислород накапливается постепенно за счет снижения вулканической активности: в последнем случае не возникает ни резких изотопных сдвигов, ни последующего падения уровня кислорода.
Открытие подтверждает, что именно доступность фосфора стала ключевым фактором стремительной кислородной революции на Земле 2 млрд лет назад. Вероятно, усиление окислительного выветривания горных пород в результате тектонической активности увеличило поступление фосфора в океаны, что вызвало цепную реакцию: больше фосфора — больше водорослей — больше кислорода.
Ранее ученые из США выяснили, как вулканическая активность на древнем Марсе могла сформировать климат, пригодный для существования жидкой воды. Ключевую роль в этом процессе играли соединения серы — сероводород и двухатомная сера, — которые выделялись при извержениях вулканов 3–4 млрд лет назад.