Ученые обнаружили следы самого древнего кислорода

Международная группа исследователей под руководством профессора Роберта Фрея обнаружила следы первых кислородных процессов, которые происходили 3,8 миллиардов лет назад. Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.

Ученые изучили образцы железистых пород формации Исуа в Гренландии, возраст которых достигал 3,7-3,8 миллиардов лет. Образцы представляли собой морские отложения из чередующихся слоев диоксида кремния и гидроксидов железа. При этом на химический состав осадочных пород повлияли окислительно-восстановительные процессы, которые происходили в древнем океане и зависели, в свою очередь, от обменных процессов между гидросферой, атмосферой и сушей.

Ученые определили соотношение изотопов хрома в кремниевых и железистых слоях морских отложений. При этом ученые опирались на тот факт, что в присутствие атмосферного кислорода на поверхности суши происходит окислительное выветриванию пород. При этом тяжелый изотоп хрома, 53Cr, в большей степени вымывается и переносится реками в океаны, чем 52Cr. Также исследователи подробно изучили минеральный состав осадочных пород, чтобы исключить влияние на изотопный состав вторичных гидротермальных процессов.

Результаты исследования продемонстрировали небольшое смещение соотношения изотопов хрома в сторону более тяжелого изотопа 53Cr.  Это указывает на то, что некоторое количество атмосферного кислорода появилось на Земле еще 3,8 миллиарда лет назад, во время архейского эона. Пока еще трудно определить, какое могло быть точное содержание кислорода в атмосфере в то время, однако ученые считают, что в этой среде могли существовать примитивные фотосинтезирующие организмы.
Примерно 2,4 миллиарда лет назад произошло глобальное изменение состава атмосферы Земли, известное как кислородная катастрофа. Ее результатом стало появление больших концентраций свободного атмосферного кислорода. При этом общий характер атмосферы поменялся с восстановительного на окислительный, что привело к появлению сообществ аэробных организмов. Также кислородная катастрофа стала причиной Гуронского оледенения, которое длилось около 300 миллионов лет.