Кислород начал появляться в атмосфере Земли раньше, чем предполагалось

Новые данные говорят о том, что появление дыхания кислородом, давшее начало существованию более сложных аэробных организмов, появилось на 100 миллионов лет раньше, чем предполагалось.

Предыдущие исследования показывали, что первое появление относительно большого количества кислорода (кислородная катастрофа/революция) в атмосфере произошло чуть больше, чем 2,3 миллиарда лет назад. Однако свежие данные об извержении древних вулканов позволяют говорить о несколько другой цифре — 2,46-2,426 миллиарда лет назад.

Новые данные значительно пошатнули понимание учеными условий окружающей среды, которые привели к Кислородной катастрофе и, следовательно, появлению аэробных эукариот. Микробы, продуцирующие кислород, вероятно, впервые появились более 3-х миллиардов лет назад. Но количество кислорода в атмосфере было невелико до момента Кислородной революции. Когда она произошла, концентрация газа в атмосфере резко выросла с нуля до 0,1% от современного содержания кислорода.

Геолог Ashley Gumsley из Лундского университета Швеции и его коллеги изучали древние вулканические породы из Южной Африки, граничащие со слоем минералов, которые могли образоваться только в присутствии кислорода в атмосфере. По старому методу геологи определяли, что произошли эти эффузивные горные породы около 2,2 миллиарда лет назад. То есть уже после начала Кислородной катастрофы.

Применяя более современный метод радиоизотопного датирования, основывающегося на определении доли распада изотопа и сравнении ее с периодом полураспада, ученым удалось пересмотреть ранние данные. Новое датирование поможет также более точно установить время начала Кислородной катастрофы. Однако она — не единственное событие, время которого нужно пересмотреть. Гипотеза, известная как "Земля-снежок", говорит нам о возможном глобальном оледенении в неопротерозойскую эру и другие геологические эпохи. Новое датирование указывает на то, что оледенение началось раньше, возможно, примерно в тоже время, что и Кислородная катастрофа. Рост концентрации кислорода мог быть связан с глобальным падением температуры.

Изменение концентрации кислорода, климата и вулканизм коррелировали между собой во время Кислородной революции, как предполагают исследователи. Извержения вулканов оставили на суперконтиненте множество вулканических горных пород. Породы образовывались вблизи экватора, где происходило их выветривание и вымывание частыми осадками. В итоге углекислый газ и другие биогены попадали к фотосинтезирующим микроорганизмам, которые впоследствии производили кислород. Кислород накапливался в атмосфере, а затем взаимодействовал с метаном, что снижало концентрацию этого парникового газа.

С меньшим количеством углекислого газа и метана в атмосфере температура стала снижаться, Земля "замерзла", а столь активное ранее производство кислорода снизилось из-за остановки многих биологических процессов. Однако продолжающиеся извержения вулканов создавали дополнительные выбросы углекислого газа, и с течением времени температура снова стала повышаться.

Все представленные данные — это еще одно доказательство того, что история "эволюции" кислорода на Земле напоминала скорее сильно изогнутую кривую, нежели прямую линию.

Источник: www.sciencenews.org