Немного свежих новостей науки
Около 2,5 миллиардов лет назад свободный кислород впервые начал накапливаться до значительных уровней в атмосфере Земли, подготовив почву для возникновения сложной жизни. Ученые называют это явление кислородной катастрофой. Но, согласно новому исследованию, проведенному исследователями из Университета Юты, первоначальное накопление кислорода на Земле было не таким простым, как предполагалось ранее.
Появляющиеся данные позволяют предположить, что первоначальный рост содержания кислорода в атмосфере Земли был динамичным и происходил скачками, возможно, до 2,2 миллиардов лет назад.
Новые данные подтверждают эту гипотезу и даже делают еще один шаг вперед, распространяя эту динамику на океан.
Анализируя соотношение стабильных изотопов таллия и окислительно-восстановительных элементов, доктор Острандер и его коллеги обнаружили доказательства колебаний уровня кислорода в морской воде, которые совпадали с изменениями содержания кислорода в атмосфере.
Результаты помогают улучшить понимание сложных процессов, которые формировали уровень кислорода на Земле в критический период в истории планеты, который проложил путь к эволюции жизни, какой мы ее знаем.
«Мы действительно не знаем, что происходило в океанах, где, вероятно, зародились и развивались самые ранние формы жизни на Земле», — говорит доктор Острандер.
«Поэтому знание содержания кислорода в океанах и того, как оно менялось со временем, вероятно, более важно для ранней жизни, чем атмосфера».
В 2021 году исследователи обнаружили, что кислород стал постоянной частью атмосферы лишь примерно через 200 миллионов лет после начала глобального процесса оксигенации, то есть намного позже, чем считалось ранее.
Ярким доказательством бескислородной атмосферы является присутствие редких, независимых от массы сигнатур изотопов серы в осадочных породах перед кислородной катастрофой.
Очень немногие процессы на Земле могут генерировать такие признаки изотопов серы, и, насколько известно, их сохранение в горных породах почти наверняка требует отсутствия атмосферного кислорода.
В первой половине существования Земли ее атмосфера и океаны были в значительной степени лишены кислорода. Судя по всему, этот газ производился цианобактериями в океане до кислородной катастрофы, но в те первые дни кислород быстро вступал в реакции с обнаженными минералами и вулканическими газами.
Ученые обнаружили, что редкие сигнатуры изотопов серы исчезают, но затем появляются снова, что позволяет предположить множественные подъемы и падения уровня кислорода в атмосфере во время кислородной катастрофы. Это не было единичным «событием».
«Земля не была готова к насыщению кислородом, когда кислород начал производиться. Земле нужно время, чтобы эволюционировать биологически, геологически и химически, чтобы обеспечить насыщение кислородом», — говорит доктор Острандер.
До сих пор не понятно, когда Земля окончательно насытилась кислородом.
Чтобы составить карту уровней кислорода в океане во время кислородной катастрофы, авторы полагались на свой опыт работы со стабильными изотопами таллия.
Соотношение изотопов таллия чувствительно к захоронению оксида марганца на морском дне - процессу, который требует наличия кислорода в морской воде.
Команда исследовала изотопы таллия в тех же морских сланцах, которые, как недавно было показано, отслеживают колебания содержания кислорода в атмосфере во время кислородной катастрофы с редкими изотопами серы.
В сланцах исследователи обнаружили заметное обогащение более легким изотопом таллия-203, что лучше всего объясняется захоронением оксида марганца на морском дне и, следовательно, накоплением кислорода в морской воде.
Эти обогащения были обнаружены в тех же образцах, в которых отсутствуют редкие признаки изотопа серы, и, следовательно, когда атмосфера уже не была бескислородной. И они исчезают, когда возвращаются редкие сигнатуры изотопов серы.
Эти результаты были подтверждены обогащением редокс-чувствительными элементами — более классическим инструментом для отслеживания изменений в древнем кислороде.
«В то время, как изотопы серы говорят, что атмосфера стала насыщенной кислородом, изотопы таллия говорят, что кислородом стали насыщены океаны и наоборот, подсказывают, когда атмосфера и океан вновь становились безкислородными», — поясняет доктор Острандер.
Получается, что насыщение кислородом и его потеря происходила на протяжении 200 млн. лет сменяя друг друга одновременно в атмосфере и океанах.
Результаты были опубликованы в журнале Nature.
---------------------------------------------------
Наша группа в ВК: https://vk.com/paleoendarthropods
----------------------------------------------------
Надеемся было интересно! С вас лайк и подписка, а с нас новые статьи. Наша группа в вк Paleo-end-arthropods
Если вам нравится наш канал, вы можете поддержать его рублём. Перевод можно осуществить на Юмани: https://yoomoney.ru/to/410013476362360 или карту Сбера 4276 4000 6650 7113 Каждый рубль будет являться для нас дополнительным стимулом к улучшению нашего канала. Спасибо!