Насыщение атмосферы и океанов Земли кислородом, которое проходило в три этапа и в итоге подготовило условия для появления и процветания сложной жизни, происходило спонтанно и могло быть следствием глобальных биогеохимических обратных связей, а не продуктом дискретных планетарных биологических и тектонических революций, как считалось ранее. Полученные данные имеют важное значение для понимания эволюции жизни не только на нашей планете, но и на других мирах за пределами Солнечной системы. Теоретическая модель, описывающая ход событий, и вводы ученых представлены в журнале Science, а также озвучены на Ежегодной осенней встрече Американского геофизического союза в Вашингтоне (США).
«Полученные результаты резко увеличивают вероятность существования планет с высоким содержанием кислорода повсюду во Вселенной, так как им не требуется цепь многократных и очень маловероятных биологических революций или случайных тектонических событий», – рассказывает Льюис Олкотт, ведущий автор исследования из Университета Лидса (Великобритания).
Более двух миллиардов лет назад уровни кислорода в атмосфере Земли и океанах начали повышаться, и вместе с этим был дан старт эволюции сложной животной жизни, приведшей к появлению динозавров и млекопитающих. Считается, что этот путь проходил в три основных этапа, начавшись в палеопротерозойскую эру, повторившись в неопротерозойскую эру и, наконец, завершившись в палеозойскую эру примерно 450 миллионов лет назад, доведя уровень атмосферного кислорода до современных значений.
Сегодня существуют две преобладающие теории, описывающие причины этих ступенчатых событий. Они говорят, что их движущей силой были либо биологические революции, при которых эволюция создавала все более сложные формы жизни, либо тектоническая революция, выражающаяся в сдвигах вулканизма или изменениях в земной коре.
В противовес им Льюис Олкотт и его коллеги предполагают, что набор обратных связей, существующих между глобальными циклами фосфора, углерода и кислорода, способны вызывать быстрые сдвиги уровня кислорода в океане и атмосфере, не требуя каких-либо «ступенчатых» изменений ни в тектонике, ни в биологии.
«Модель воссоздавала ту же трехступенчатую схему, что наблюдается в геологической записи, и не требовала каких-либо биологических прорывов, кроме простых фотосинтетических цианобактерий. Мы считаем, что повышение содержания кислорода на Земле до уровня, который позволяет поддерживать сложную жизнь, стало неизбежным, как только микробы, производящие его, эволюционировали», – заключил Саймон Полтон, соавтор исследования из Университета Лидса.
