Миллиарды лет назад окружающая среда Земли сильно отличалась от той, которую мы знаем сегодня. По сути, изначальная атмосфера нашей планеты была токсичной для жизни, как мы ее знаем, состоящей из углекислого газа, азота и других газов. Однако в эпоху палеопротерозоя (2,5–1,6 млрд. Лет назад) произошло резкое изменение, когда кислород начал поступать в атмосферу - известный как Великое окислительное событие (GOE).
До недавнего времени ученые не были уверены, произошло ли это событие - которое было результатом фотосинтезирующих бактерий, изменяющих атмосферу - быстро или нет. Однако, согласно недавнему исследованию группы международных ученых, это событие было гораздо более быстрым, чем считалось ранее. На основании недавно обнаруженных геологических данных команда пришла к выводу, что введение кислорода в нашу атмосферу было «больше похоже на пожарный шланг», чем на струйку.
Недавно в журнале появилось исследование под названием «Эвапориты в возрасте двух миллиардов лет улавливают великое окисление Земли». Наука. Во главе с Кларой Блэттлер, научным сотрудником Департамента наук о Земле в Принстоне, работали также сотрудники из Космического института науки «Голубой мрамор», Карельского научного центра, Британской геологической службы, Геологической службы Норвегии и нескольких университетов. ,
Короче говоря, Великое событие оксигенации началось примерно 2,45 миллиарда лет назад в начале протерозойского эона. Считается, что этот процесс является результатом того, что цианобактерии медленно метаболизируют углекислый газ (CO2) и производят газообразный кислород, который в настоящее время составляет около 20% нашей атмосферы. Тем не менее, до недавнего времени ученые не могли наложить много препятствий на этот период.
К счастью, группа геологов из Геологической службы Норвегии - в сотрудничестве с Карельским исследовательским центром в Петрозаводске, Россия - недавно взяла образцы консервированных кристаллизованных солей в России, которые относятся к этому периоду. Они были извлечены из скважины глубиной 1,9 км в Карелии на северо-западе России, из буровой площадки Онежская параметрическая скважина (OPH) на западном берегу Онежского озера.
Эти кристаллы соли, которые примерно 2 миллиарда лет назад, были результатом испарения древней морской воды. Используя эти образцы, Блеттлер и ее команда смогли узнать о составе океанов и атмосфере, которые существовали на Земле во времена GOE. Для начала, команда определила, что они содержат удивительно большое количество сульфата, что является результатом реакции морской воды с кислородом.
Айво Лепланд, исследователь Геологической службы Норвегии, специалист по геологии Таллиннского технического университета и старший автор исследования, объяснил в недавнем пресс-релизе Принстона:
«Это самое убедительное свидетельство того, что древняя морская вода, из которой выпадали эти минералы, имела высокие концентрации сульфатов, достигая, по нашим оценкам, не менее 30 процентов современного океанического сульфата. Это намного выше, чем считалось ранее, и потребует значительного переосмысления величины оксигенации системы атмосферы-океана Земли, возраст которой составляет 2 миллиарда лет ».
До этого ученые не были уверены, сколько времени понадобится нашей атмосфере, чтобы достичь нынешнего баланса азота и кислорода, который необходим для жизни, какой мы ее знаем. По сути, мнения разделились между тем, что происходило быстро или происходило в течение миллионов лет. Во многом это связано с тем, что самые старые обнаруженные каменные соли были датированы миллиардом лет назад.
«Было трудно проверить эти идеи, потому что у нас не было доказательств того времени, чтобы рассказать нам о составе атмосферы», - сказал Блиттлер. Тем не менее, обнаружив каменные соли, возраст которых составляет примерно 2 миллиарда лет, ученые теперь имеют доказательства того, что им необходимо ограничить GOE. Находке также очень повезло, учитывая, что такие образцы каменной соли довольно хрупкие.
Образцы, использованные для этого исследования, содержали галит (который химически идентичен столовой соли или хлориду натрия), а также другие соли кальция, магния и калия, которые легко растворяются с течением времени. Однако образец, полученный в этом случае, исключительно хорошо сохранился в глубине Земли. Как таковые, они могут предоставить ученым бесценные подсказки о том, что произошло во время GOE.
Заглядывая в будущее, это последнее исследование, вероятно, приведет к появлению новых моделей, которые объясняют, что произошло после GOE, что привело к накоплению газообразного кислорода в нашей атмосфере. Как объяснил Джон Хиггинс, доцент наук о Земле в Принстоне, который представил интерпретацию геохимического анализа:
«Это довольно особый класс геологических месторождений. Было много споров относительно того, представляет ли Великое Событие Окисления, которое связано с увеличением и уменьшением различных химических сигналов, значительное изменение в производстве кислорода, или просто порог, который был преодолен. Суть в том, что этот документ предоставляет доказательства того, что оксигенация Земли в течение этого периода времени включала в себя большое производство кислорода ... Возможно, произошли важные изменения в циклах обратной связи на суше или в океанах, или значительное увеличение производства кислорода микробы, но в любом случае это было гораздо более драматично, чем мы могли себе представить ».
Эти модели также могут помочь в поиске жизни за пределами нашей Солнечной системы. Поняв, что произошло на нашей планете миллиарды лет назад, чтобы сделать ее пригодной для жизни, мы сможем обнаружить те же условия и процессы на других планетах.
