Древние породы возрастом около 2,45 миллиарда лет содержат следы кислородной катастрофы — глобальных изменений климата. Считается, что они связаны с возникновением фотосинтеза, который привел к появлению свободного кислорода, изменившего облик планеты. Однако за сотни миллиардов лет до этого события уровень кислорода на Земле уже поднимался — и упал снова. Об этом группа профессора Вашингтонского университета Роджера Бьюика (Roger Buick) пишет в статье, опубликованной в журнале PNAS.
«Процесс образования и распада молекул кислорода в океане и атмосфере долгое время шел как война без очевидного победителя, вплоть до кислородной катастрофы, — говорит один из авторов работы Мэтт Кёлер (Matt Koehler). — Эти промежуточные катастрофы были как битвы на войне, и постепенно баланс смещался в сторону оксигенации». В самом деле, еще в 2007 году Роджер Бьюик с коллегами показал, что осадочные породы на шельфе Западной Австралии содержат следы «промежуточной кислородной катастрофы», произошедшей за 50 миллионов лет до главной.
В своей новой работе команда профессора Бьюика описывает еще одно такое событие, датированное еще 100 миллионами лет до того — около 2,66 миллиарда лет назад — и сошедшее на нет за несколько десятков миллионов лет. На это указал анализ изотопов азота и селена, содержащихся в породах формации Джерина (Jeerinah) в той же Западной Австралии. Извлеченные с неглубокого дна керны демонстрируют постепенные изменения содержания этих элементов и их возвращение обратно — изменения, связанные с появлением и исчезновением кислорода.
Дело в том, что точный изотопный состав атомов азота в древних отложениях зависит от активности микроорганизмов, которые способны использовать его для синтеза нитратов, а нитраты — для получения энергии. Этот процесс требует свободного кислорода, так что азот способен сказать о присутствии его в поверхностных слоях океана. Селен же содержится в сернистых минералах суши, и повышение кислорода в атмосфере ведет к их окислению и вымыванию селена в море, где он и накапливается тем больше, чем больше кислорода в воздухе.
«Если вы не сможете обнаружить кислород в атмосфере далекой планеты, это еще не значит, что на ней нет жизни или даже фотосинтезирующей жизни, — добавляет Роджер Бьюик. — Возможно, жизнь просто не стала достаточно мощным источником свободного кислорода, способным надолго "одолеть" механизмы его связывания».
