Исследователи долго ломали голову над тем, почему кислород процветал в атмосфере Земли, начиная примерно с 2,4 миллиарда лет.
Названный «Великим окислительным событием», переход «необратимо изменил поверхностную среду на Земле и, в конечном счете, сделал возможным продление жизни», - сказал Доминик Папино из геофизической лаборатории Института Карнеги.
Теперь Папино стал соавтором нового исследования в журнале Природа, который открывает новые ключи к тайне в древних осадочных породах.
Исследовательская группа, возглавляемая Куртом Конхаузером из Университета Альберты в Эдмонтоне, проанализировала состав микроэлементов в осадочных породах, известных как полосчатые железные образования, или БИФ, из десятков различных мест по всему миру, в возрасте от 3800 до 550 лет. миллион лет. Пластинчатые железные образования представляют собой уникальные, отложенные водой отложения, часто обнаруживаемые в чрезвычайно старых скальных пластах, которые образовывались до того, как атмосфера или океаны содержали большое количество кислорода. Как следует из их названия, они сделаны из чередующихся полос железа и силикатных минералов.
Они также содержат незначительные количества никеля и других микроэлементов. Исследователи считают, что история никеля может раскрыть секрет происхождения современной жизни.
Никель существует в современных океанах в следовых количествах, но его было в 400 раз больше в первичных океанах Земли. Вырабатывающие метан микроорганизмы, называемые метаногенами, процветают в таких средах, и метан, который они выпускают в атмосферу, мог бы предотвратить накопление газообразного кислорода, который вступил бы в реакцию с метаном с образованием углекислого газа и воды.
Падение концентрации никеля привело бы к «никелевому голоду» для метаногенов, которые полагаются на ферменты на основе никеля для ключевых метаболических процессов. Водоросли и другие организмы, которые выделяют кислород во время фотосинтеза, используют разные ферменты, и поэтому никелевый голод будет меньше затронут. В результате атмосферный метан снизился бы, и условия для роста кислорода были бы созданы.
Исследователи обнаружили, что уровень содержания никеля в БИФах начал падать около 2,7 миллиардов лет назад, а 2,5 миллиарда лет назад был примерно вдвое меньше, чем было ранее.
«Время подходит очень хорошо. Падение никеля могло бы подготовить почву для Великого окислительного события », - сказал Папино. «И из того, что мы знаем о живых метаногенах, более низкие уровни никеля серьезно сократили бы производство метана».
Что касается того, почему никель упал в первую очередь, исследователи указывают на геологию. На более ранних этапах истории Земли, в то время как ее мантия была чрезвычайно горячей, в лавах от извержений вулканов было бы относительно много никеля. Эрозия вымыла бы никель в море, поддерживая высокие уровни. Но когда мантия остыла, а химия лав изменилась, вулканы извергали меньше никеля, и меньшее количество могло бы попасть в море.
«Никелевое соединение не было тем, о чем раньше никто не думал», - сказал Папино. «Это всего лишь микроэлемент в морской воде, но наше исследование показывает, что оно могло оказать огромное влияние на окружающую среду Земли и на историю жизни».
Источник: Институт науки Карнеги, Eurekalert.
