Международная группа исследователей предложила новую модель, объясняющую связь между всплеском изотопа углерода-13 (событие Ломагунди) и кислородной катастрофой (великим кислородным событием, англ. Great Oxidation Event) произошедшей около 2,45 млрд лет назад. Исследование опубликовано в сборнике Proceedings of the National Academy of Sciences.
Используя статистический подход с минимальным числом допущений, ученые проанализировали данные по древним морским отложениям со всего мира. Модель показала, что рост содержания углерода-13 в карбонатных породах, относящихся к периоду великого окисления, оказался значительно скромнее, чем предполагалось, и произошел раньше общепринятых датировок.
Углерод-13 — один из двух стабильных изотопов углерода, образующийся в результате распада радиоактивных изотопов бор-13 и азот-13. Доля основного изотопа углерод-12 на Земле всегда значительно выше. Доля 13C составляет в настоящее время примерно 1,067%. Однако в моменты глобальных изменений в биосфере содержание «альтернативного» углерода резко подскакивает. Это объясняется тем, что интенсивное вымирание видов снижает содержание более легкого углерода-12 и соответствующее увеличивает долю более тяжелого углерода-конкурента.
Ранее ученые связывали положительные аномалии углерода-13 (прежде всего, событие Ломагунди 2.175 млрд лет назад, когда содержание 13C достигло рекордных 14%) с массовым захоронением органического углерода и ростом объемов кислорода. Однако новая работа показывает, что этот процесс был менее масштабным, но более ранним и более растянутым во времени, чем считалось.
Цианобактерии начали вырабатывать кислород примерно 2,9 млрд лет назад, но он долго не накапливался в атмосфере из-за химических реакций. Постепенный рост объемов кислорода сопровождался глобальными климатическими изменениями, включая вероятные периоды глобального и локального оледенения, которые тормозили размножение цианобактерий. Но за полмиллиарда лет концентрация кислорода все-таки выросла достаточно, чтобы вызвать массовое вымирание анаэробных организмов. Из-за этого событие и называют в русскоязычной традиции кислородной катастрофой.
Но между вымиранием анаэробов и пиком события Ломагунди — разрыв в 275 миллионов лет, который не позволяет убедительно говорить о прямой причинно-следственной связи двух процессов. Как гласит латинская поговорка, post hoc non ergo propter hoc — «после этого не значит поэтому».
В совокупности новые данные уточняют картину ранней истории Земли и показывают, что геохимические сигналы, по которым ученые судят о прошлом, могут требовать частичного или полного переосмысления.
Недавно возможность кислородных революций ученые допустили на некоторых экзопланетах. Об этом — в материале Hi-Tech Mail.