Наповнення Землі киснем відбувалося не так, як вважалося — учені

Більшу частину історії Землі кисню в атмосфері не було. Він з’являвся трьома нерівномірними етапами, а проте океан відставав від кожного з них — в ході останнього етапу приблизно на 600 млн років.

До такого висновку дійшли учені-геохіміки з Технологічного університету Ченду (Китай), повідомляє видання EurekAlert.

Зазначається, що традиційні підходи у цьому питанні оцінювали кисень за хімічним складом гірських порід океану і переносили отримані результати і на атмосферу. Але на океан впливають поживні речовини, продуктивність та циркуляція.

В той же час досліджені цими ученими сульфати дають точнішу картину — атмосферний кисень має дефіцит кисню-17, який утворюється внаслідок фотохімії та передається сульфатам під час вивітрювання сульфідних мінералів. Тож осадові сульфати слугують «архівом» атмосфери.

В результаті були виявлено три етапи зростання кількості кисню в атмосфері:

• перше зростання (Велика подія оксигенації) припадає на 2,4−2,1 млрд років тому, підвищивши рівень від менше ніж однієї частини на мільйон до 0,1−10% від сучасного;
• другий і третій етапи сталися раніше, ніж вважалося — 1,3−1,0 млрд років тому та 0,44−0,41 млрд років тому. Класичні неопротерозойська та палеозойська події оксигенації (0,8−0,5 і 0,42−0,36 млрд років) з підручників виявилися насправді лише запізнілою реакцією океану — приблизно на 200 і 30 млн років пізніше за атмосферу.

Між цими етапами кисню було обмаль (вміст кисню в атмосфері в середині протерозою становив 0,1−1% від сучасного). Деревне вугілля, для горіння якого потрібно приблизно три чверті від сучасного рівня кисню, з’явилося лише близько 420 млн років тому.

Зазначається, що атмосферні та океанічні резервуари повітря хоч і пов’язані, але складно:

• протягом мільярдів років вони зростають разом, проте за мільйони років можуть розходитися;
• сплеск кисню в океані окислює органічний вуглець та сульфіди, поглинаючи газ і знижуючи рівень у повітрі. Чимало піків, які колись вважалися зростанням кисню, насправді могли бути його спадом — це стрілки, які мають вказувати вниз, а не вгору;
• оксигенація океану відбувалася нерівномірно. Існували два режими — кисень від фотосинтезуючих мікроорганізмів (оазиси яких виникли 3 млрд років тому) та кисень з атмосфери. Перший домінував в археї, другий перейняв естафету зі згущенням атмосфери, а повна оксигенація глибин настала близько 0,41 млрд років тому.

Життя реагувало на ці умови, — наголошується у статті. — За умов «кисневого голодування» вміст кисню був жорстким обмежувальним фактором. Протягом протерозою він перетворився на сприятливий фактор, відкриваючи нові ніші, тоді як тварини еволюціонували в умовах коливань його рівня. Лише після третього підвищення рівня кисню він почав активно сприяти зростанню складності — збільшенню розмірів організмів, активному хижацтву та заселенню глибших середовищ існування.

Дослідники зазначають, що у їхній роботі є суттєві обмеження: «роздільна здатність» ізотопів є низькою, абсолютні рівні за період, що передував 1,0 млрд років тому, залишаються недостатньо визначеними, а подальші етапи цього тривалого перехідного процесу можуть бути непомітними. Проте їхнє відкриття змінює послідовність подій.

Океан не був рушійною силою, що привела атмосферу до світу, насиченого киснем; він повільно слідував за нею, і саме в цей проміжок часу відбувалися біологічні процеси, — наголошується у статті.

Джерело: EurekAlert