Ученые выявили необычную связь между эволюцией жизни и вулканами Земли

Большая часть углекислоты и других газов, выбрасываемых вулканами, оказалась порождена запасами органики, сформировавшимися сотни миллионов лет назад, что говорит о наличии глубокой связи между эволюцией жизни на Земле и геологическими процессами в ее недрах, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Это открытие заставляет нас задуматься о полной переоценке всей истории эволюции жизни. Результаты наших наблюдений показывают, что все оценки уровня кислорода в атмосфере Земли в далеком прошлом могут быть полностью неверными, так как вулканические выбросы СО2 могли кардинально менять изотопный состав залежей известняка, по которым их меряли", — объясняет Мари Эдмондс (Marie Edmonds) из Кембриджского университета (Великобритания).

На Земле, как объясняют ученые, существует своеобразный "круговорот углерода". Гигантские количества этого элемента постоянно оказываются погребены на дне океанов Земли, куда они попадают вместе с останками животных и растений, и не менее большие количества СО2 попадают в атмосферу вместе с выбросами вулканов и другими проявлениями геологической активности.

До наступления антропоцена, "эры человека", эти процессы были одним из главных дирижеров климата Земли, так как они определяли, росла ли концентрация СО2 в атмосфере или же она падала. В далеком прошлом, дисбаланс в "убыли" и "прибыли" углерода, связанный с повышением активности вулканов или выходом органических пород на поверхность, уже вызывал массовые вымирания  и однажды лишил планету всех ее запасов кислорода.

Эдмондс и ее коллеги выяснили, что эта связь между эволюцией жизни, круговоротом углерода и вулканами на самом деле гораздо глубже, чем предполагали геологи, изучая химический и изотопный состав извержений примерно 80 вулканов из разных уголков Земли.

Как отмечают ученые,  геологи достаточно давно заметили, что состав газов и магмы, выбрасываемых разными вулканами, может сильно отличаться, что связывалось с различиями в минеральном и изотопном составе в тех глубинных регионах мантии, откуда лава двигалась к поверхности планеты.

Проанализировав концентрацию изотопов гелия и углерода в выбросах этих вулканов, ученые заметили нечто необычное – их доля зависела от того, в каком регионе Земли находились эти очаги геологической активности. К примеру, углекислота, выброшенная континентальными вулканами, содержала в себе гораздо больше "тяжелого" углерода-13 и меньше "легкого" гелия-3, чем выбросы океанических вулканов.

Причина этого, как отмечают ученые, скрывалась в далеком геологическом прошлом, и была связана со следами жизни, существовавшими на Земле сотни миллионов лет назад. Дело в том, что весомая доля вулканических выбросов углекислоты была порождена не мантией, а отложениями органики, двигавшимися в сторону мантии вместе с земной корой, а не запасами неорганического углерода, существующими в недрах планеты со времен ее формирования.

Подобное открытие стало большой неожиданностью и проблемой для геологов, так как раньше ученые считали, что доли изотопов углерода в вулканических выбросах являются постоянными величинами, которые почти не менялись на всем протяжении существования Земли. Это свойство вулканических выбросов ученые использовали для того, чтобы оценивать количество кислорода в атмосфере Земли в далеком прошлом, и оценивать то, как менялись экологические условия на планете в разные эпохи.

Соответственно, движение континентов, их слияния и распады должны были сильно менять пропорцию изотопов СО2 в выбросах вулканов, а также в  атмосфере и в осадочных породах, формировавшихся из останков живых существ. Это все сильно осложняет восстановление картины того, как развивалась жизнь на Земле, но при этом указывает на тесную связь между ее эволюцией и поведением вулканов, заключают авторы статьи.