Ученые из Сиднейского университета и Университета Аделаиды нашли объяснение тому, как эпоха, долго считавшаяся «временем застоя» в истории планеты, на самом деле сыграла ключевую роль в появлении сложных форм жизни. Их исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, показывает, что распад древнего суперконтинента около 1,5 миллиарда лет назад радикально изменил климат, состав океанов и условия для эволюции.
«Наш подход показывает, как тектоника плит напрямую влияла на пригодность Земли для жизни — это открывает новый взгляд на то, как геологические процессы, климат и живые организмы развивались вместе в глубокой древности», — пояснил руководитель работы профессор Дитмар Мюллер
Распад Нуны и «перезагрузка» биосферы
До сих пор период между 1,8 и 0,8 миллиарда лет назад называли «скучным миллиардом» — временем, когда в истории Земли будто бы ничего значительного не происходило. Однако новая модель, охватывающая почти два миллиарда лет тектонических изменений, показала обратное.
Когда суперконтинент Нуна начал распадаться около 1,46 миллиарда лет назад, конфигурация материков изменилась, а площадь мелководных морей и шельфов увеличилась более чем в два раза — до примерно 130 тысяч километров. Эти зоны стали естественными «инкубаторами» жизни: здесь вода была богата кислородом и питательными веществами, а климат оставался относительно стабильным.
«После распада Нуны мы видим резкое расширение мелководных морей — именно там, где могли развиваться первые сложные клетки», — объясняет доцент Адриана Дуткевич из Сиднейского университета.
Как тектоника плит изменила климат
Движение литосферных плит не только перестроило континенты, но и повлияло на глобальный углеродный цикл. Исследователи выяснили, что активность вулканов снизилась, и выбросы углекислого газа уменьшились. Одновременно в океанической коре стало накапливаться больше углерода — за счёт того, что морская вода проникала в трещины земной коры и взаимодействовала с горячими породами.
Такое сочетание факторов охладило климат и стабилизировало состав атмосферы, создавая благоприятные условия для зарождения сложной жизни.
«Это был ключевой момент, — отмечает Мюллер. — Снижение вулканических выбросов и рост геологического хранения углерода сделали климат мягче и способствовали появлению богатых кислородом океанов».
Эукариоты — с чего все начиналось
Около 1,05 миллиарда лет назад в ископаемых породах появляются первые эукариоты — организмы, клетки которых уже содержали ядро. Именно из них впоследствии произошли все растения, животные и грибы.
Ученые считают, что эукариоты развивались именно в этих новых мелководных морях.
«Такие шельфы были устойчивыми, богатыми питательными веществами и кислородом. Это идеальная среда, чтобы жизнь сделала шаг от простейших форм к более сложным», — поясняет доцент Юрай Фаркаш из Университета Аделаиды.
От недр земли к биосфере
Работа австралийских исследователей впервые связала геодинамику Земли, углеродный цикл и биологическую эволюцию в единую модель. Она показывает, как процессы в недрах планеты, включая субдукцию (погружение одних плит под другие) и вулканизм, формировали условия на поверхности — от климата до химии океанов.
Вычислительная модель объединила реконструкции тектонических движений с данными о хранении углерода в мантии и его выделении через вулканические процессы. Это позволило проследить взаимосвязь между геологическими циклами и биологическими событиями на протяжении почти двух миллиардов лет.
Авторы исследования подчеркивают, что эпоха, ранее считавшаяся геологически и биологически «тихой», на самом деле была временем медленной, но фундаментальной перестройки планеты. Именно в этот период сформировались условия, без которых жизнь в современном понимании могла бы так и не появиться.
«Наши результаты показывают, что даже периоды, которые кажутся застойными, могут быть решающими для истории Земли. Без этих процессов планета могла бы остаться местом, где жизнь никогда не усложнилась», — говорит профессор Мюллер
Геологи: жизнь на Земле выжила благодаря соли
Континенты Земли появились благодаря жару свыше 900 градусов — геологи
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram