Международная группа исследователей, среди которых были ученые из Института геологии Карельского научного центра РАН, изучили солевые отложения, образовавшиеся в районе карельского Тулмозера 2,3—1,6 миллиардов лет назад. Оказалось, что они указывают на довольно высокую концентрацию кислорода на планете уже около двух миллиардов лет назад. Более того, она сравнительно быстро росла. Соответствующая статья опубликована в Science.
Около 2,4 миллиарда лет назад в нижних слоях атмосферы Земли начал в заметных количествах появляться кислород. Из-за этого на планете случилась «великая кислородная катастрофа» — состав доминирующих на ее поверхности организмов начал радикально меняться. До этого среди них господствовали анаэробные одноклеточные, но теперь их начали вытеснять аэробные. Вслед за появлением такого мощного окислителя, как кислород, появились и многоклеточные, которые со временем начали быстро прогрессировать, вышли на сушу и заселили всю планету. До этого события Земля мало напоминала нынешнюю — например, небо из-за другого состава атмосферы даже не было голубым. Масштаб «великой кислородной революции» обуславливает серьезный научный интерес к ее причинам и деталям. Однако до сих пор понять, как именно появился в воздухе кислород — сразу в больших количествах или понемногу и в очень малых, было практически невозможно.
Авторы работы решили восполнить этот пробел. Для этого они исследовали 800-метровый слой эвапоритов из окрестностей Тулмозера с помощью различных методов — от изучения в рентгеновских лучах до изотопного анализа. Эвапоритами называют породы, остающиеся при испарении большой массы морской воды. Соленая вода содержит немало сульфатов, кислород в которых в конечном счете берется из воздуха. В настоящий момент кислорода, связанного в морских сульфатах, примерно вдвое больше, чем его находится в воздухе планеты. Изучив содержание таких сульфатов в отложениях древностью в 2,3—1,6 миллиардов лет, можно примерно понять, насколько был распространен кислород в атмосфере тех времен.
Выяснилось, что уже два миллиарда лет назад в морской воде сульфатов содержалось около 10 ммоль/кг (в сегодняшнем Мировом океане их 28 ммоль/кг). Однако их окислительное воздействие было не в 2,8 раза меньше современного, а почти в пять раз слабее (с ростом концентрации сульфатов оно меняется нелинейно).
Может показаться, что это очень незначительная величина, но это намного больше, чем ожидалось. По сути, это значит, что океан перестал быть анаэробным уже в ту эпоху. Более того, на протяжении сотен миллионов лет скорость образования богатых кислородом сульфатов не падала.
Это довольно неожиданный результат: получается, что кислорода уже в самом начале «революции» в воздухе было довольно много, причем его концентрация какое-то время устойчиво росла, хотя потом этот процесс и замедлился на время. Из истории климата Земли ранее рисовалась другая картина: считалось, что после того, как «кислородная катастрофа» привела к первому крупному оледенению (стало слишком мало углекислого газа, и на планете резко похолодало), наработка О2 должна была замедлиться, поскольку оледенение заметно снижает биомассу фотосинтезирующих организмов.
К сожалению, исследование не позволяет точно установить процентное содержание кислорода в воздухе два миллиарда лет назад. Тем не менее такая большая роль древнейшего атмосферного кислорода в химии океанов показывает, что его было не так уж и мало.
Источник: chrdk.ru
