Новини науки

Вчені представили нову теорію появи кисню на Землі 

Рівень кисню в атмосфері Землі змінювався протягом всієї її історії. Можливо, підвищення рівня кисню в атмосфері було зумовлено тектонічною активністю або еволюцією рослин.

Але тепер з’явилася ще одна цікава теорія.

Атмосфера ранньої Землі являла собою суміш водяної пари, вуглекислого газу, аміаку, сірководню та метану. Потім, близько 2,4 мільярда років тому, рівень кисню в атмосфері раптово підвищився.

Ще через мільярд років відбулися ще два викиди кисню в атмосферу. Один з них стався близько 800-540 мільйонів років тому. Рівень кисню в атмосфері становив 10-50% від сьогоднішнього. Наситилася ним і поверхня океанів.

Інший викид стався приблизно 450-400 мільйонів років тому. Тоді рівень кисню піднявся до сучасного, а такий важливий для життя газ проник вже і в глибини океану. Подібні сплески рівня кисню вимагають пояснення.

Одні вчені вважають, що причиною тому тектонічні явища — утворення суперконтинентів, підняття і вивітрювання гір, а також виверження. Будь-який з цих процесів здатний спровокувати викид величезної кількості поживних речовин в океани, сприяючи збільшенню популяції водоростей.

Інші вчені припускають, що три сплески рівня кисню відповідають трьом важливим еволюційним проривам: збільшення числа фотосинтезувальних водоростей, розквіту цих водоростей і зростанню числа наземних рослин.

Але згідно з новим дослідженням, простого біогеохімічного циклу Землі — рециркуляції вуглецю, кисню і фосфору — достатньо, щоб підняти рівень кисню на планеті. Дослідники створили просту комп’ютерну модель, щоб розглянути, як вуглець, кисень і фосфор переміщуються по Землі і взаємодіють один з одним.

Фосфор, присутній тільки в камені, є ключовою живильною речовиною для різних істот від мікробів до водоростей і рослин. Фосфор, вивітрений з породи в океанську воду, може стимулювати мікробну і водоростеву активність, що, в свою чергу, робить воду бідною на кисень або токсичною і витягує більше кисню з донних відкладень.

Зрештою, це призводить до того, що в ґрунт потрапляє більше органічного вуглецю, а кисню стає більше. Потім процес, в ході якого частина кисню піднімається з води в атмосферу, повторюється.

Поступове охолодження планети також відіграло свою роль у справі підвищення рівня кисню. Рання земна атмосфера втрачала кисень в результаті хімічних реакцій. Земля, що остигала, випускала в атмосферу менше газів. Можливо, змінився і хімічний склад викидів. У підсумку хімічні процеси, що знищують кисень, припинилися.

Створена комп’ютерна модель дозволила відтворити процеси, які тривали мільярди років, насичуючи киснем атмосферу і воду. Результати виявилися досить правдоподібними і зійшлися з фактичними даними рівня кисню на Землі.

«Ми прийшли до висновку, що ніяких глобальних тектонічних або біологічних подій не було потрібно. Для появи світу з високим вмістом кисню не потрібні складні форми життя. Якщо у вас є лише прості фотосинтезувальні бактерії, які існували на Землі протягом трьох мільярдів років, ви могли б отримати сучасний рівень кисню» — говорить біогеохімік і спеціаліст з моделювання з Університету Лідса в Англії Бенджамін Міллс.

До речі, дотепер подібні дослідження не розглядали роль фосфору. Результати дослідження стануть у нагоді тим, хто шукає життя на інших планетах.

Як зазначив астробіолог і планетолог з Каліфорнійського університету Джошуа Кріссансен-Тоттон, воно позбавляє від необхідності вважати обов’язковою умовою життя тектонічну активність або наявність складних фотосинтезувальних організмів, таких як наземні рослини.