Земля. Изображение предоставлено NASA Нажмите для увеличения
История жизни на Земле тесно связана с появлением кислорода в атмосфере. Нынешний научный консенсус гласит, что значительное количество кислорода впервые появилось в атмосфере Земли примерно 2,4 миллиарда лет назад, а второе значительное увеличение содержания кислорода в атмосфере произошло гораздо позже, возможно, около 600 миллионов лет назад.
Тем не менее, новые результаты, полученные геологами Университета Мэриленда, позволяют предположить, что второй скачок кислорода в атмосфере, возможно, начался намного раньше и произошел более постепенно, чем считалось ранее. Полученные результаты стали возможными благодаря использованию нового инструмента для отслеживания микробной жизни в древних средах, разработанного в штате Мэриленд. Работа, финансируемая Национальным научным фондом и НАСА, опубликована в выпуске журнала «Наука» от 2 декабря.
Аспирант Дэвид Джонстон, научный сотрудник Boswell Wing и его коллеги из Университета Мэриленда, факультет геологии и междисциплинарного центра наук о Земле, возглавляли международную группу исследователей, которые использовали высокоточные измерения редкого изотопа серы 33S, чтобы установить этот древний морской Микробы, известные как диспропорционирующие серу прокариоты, были широко активны почти на 500 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.
Промежуточные соединения серы, используемые этими диспропорционирующими серу бактериями, образуются в результате воздействия сульфидных минералов газообразным кислородом. Таким образом, доказательства широко распространенной активности этого типа бактерий были истолкованы учеными как свидетельство повышенного содержания кислорода в атмосфере.
«Эти измерения подразумевают, что диспропорционирование соединения серы было активной частью цикла серы [1,3 миллиона лет назад], и что прогрессирующая оксигенация поверхности Земли, возможно, характеризовала [средний протерозой]», пишут авторы.
Протерозой - это период в истории Земли от 2,4 миллиарда лет до 545 миллионов лет назад.
«Полученные данные также показывают, что новый метод исследования на основе 33S может быть использован для уникального отслеживания наличия и характера микробной жизни в древних средах и дает представление об эволюции в действии», - сказал Джонстон. «Этот подход обеспечивает значительный новый инструмент в астробиологическом поиске ранней жизни на Земле и за ее пределами».
Воздух, которым мы дышим
Когда наша планета образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, практически весь кислород на Земле был химически связан с другими элементами. Это было в твердых соединениях, таких как кварц и другие силикатные минералы, в жидких соединениях, таких как вода, и в газообразных соединениях, таких как диоксид серы и диоксид углерода. Свободного кислорода - газа, который позволяет нам дышать и который необходим для всей продвинутой жизни, - практически не было.
Ученые долго думали, что появление кислорода в атмосфере было отмечено двумя отчетливыми скачками уровня кислорода. В последние годы исследователи использовали метод, разработанный геологом Университета Мэриленда Джеймсом Фаркухаром и его коллегами из Мэриленда, чтобы окончательно определить, что значительные количества кислорода впервые появились в атмосфере Земли примерно 2,4 миллиарда лет назад. Иногда его называют «великим окислительным событием», это увеличение знаменует начало протерозойского периода.
Общепринятый научный консенсус также показал, что второй значительный рост содержания кислорода в атмосфере произошел около 600 миллионов лет назад, когда в то время уровень кислорода поднялся почти до современного уровня. Доказательства многоклеточных животных впервые появляются в геологии примерно в это время.
«Было много дискуссий о том, было ли второе значительное увеличение кислорода в атмосфере быстрым и ступенчатым или медленным и прогрессивным», - сказал Винг. «Наши результаты подтверждают идею о том, что второе повышение было прогрессивным и началось около 1,3 миллиарда лет назад, а не 0,6 миллиарда лет назад».
В дополнение к Джонстону соавторами журнала Wing в штате Мэриленд от 2 декабря являются коллеги-геологи Джеймс Фаркухар и Джей Кауфман. Их группа занимается документированием связей между изотопами серы и развитием атмосферы Земли, используя комбинацию полевых исследований, лабораторного анализа образцов горных пород, геохимических моделей, фотохимических экспериментов с серосодержащими газами и микробных экспериментов.
«Активное микробное диспропорционирование серы в мезопротерозое» Дэвида Т. Джонстона, Босвелла А. Винга, Джеймса Фаркухара и Алана Дж. Кауфмана, Университет Мэриленда; Харальд Штраус, Университет Монтстер; Тимоти В. Лайонс, Университет Калифорнии, Риверсайд; Линда К. Ках, Университет Теннесси; Дональд Э. Кэнфилд, Университет Южной Дании: Наука, 2 декабря 2005 г.
Источник: UM News Release
