Найдены следы древней кислородной катастрофы

За 150 миллионов лет до «революции», которая окончательно наполнила атмосферу кислородом, планета пережила еще одну такую катастрофу, которая закончилась через несколько миллионов лет.

Древние породы возрастом около 2,45 миллиарда лет содержат следы кислородной катастрофы — глобальных изменений климата. Считается, что они связаны с возникновением фотосинтеза, который привел к появлению свободного кислорода, изменившего облик планеты. Однако за сотни миллиардов лет до этого события уровень кислорода на Земле уже поднимался — и упал снова. Об этом группа профессора Вашингтонского университета Роджера Бьюика (Roger Buick) пишет в статье, опубликованной в журнале PNAS.

«Процесс образования и распада молекул кислорода в океане и атмосфере долгое время шел как война без очевидного победителя, вплоть до кислородной катастрофы, — говорит один из авторов работы Мэтт Кёлер (Matt Koehler). — Эти промежуточные катастрофы были как битвы на войне, и постепенно баланс смещался в сторону оксигенации». В самом деле, еще в 2007 году Роджер Бьюик с коллегами показал, что осадочные породы на шельфе Западной Австралии содержат следы «промежуточной кислородной катастрофы», произошедшей за 50 миллионов лет до главной.

В своей новой работе команда профессора Бьюика описывает еще одно такое событие, датированное еще 100 миллионами лет до того — около 2,66 миллиарда лет назад — и сошедшее на нет за несколько десятков миллионов лет. На это указал анализ изотопов азота и селена, содержащихся в породах формации Джерина (Jeerinah) в той же Западной Австралии. Извлеченные с неглубокого дна керны демонстрируют постепенные изменения содержания этих элементов и их возвращение обратно — изменения, связанные с появлением и исчезновением кислорода.

Дело в том, что точный изотопный состав атомов азота в древних отложениях зависит от активности микроорганизмов, которые способны использовать его для синтеза нитратов, а нитраты — для получения энергии. Этот процесс требует свободного кислорода, так что азот способен сказать о присутствии его в поверхностных слоях океана. Селен же содержится в сернистых минералах суши, и повышение кислорода в атмосфере ведет к их окислению и вымыванию селена в море, где он и накапливается тем больше, чем больше кислорода в воздухе.

«Если вы не сможете обнаружить кислород в атмосфере далекой планеты, это еще не значит, что на ней нет жизни или даже фотосинтезирующей жизни, — добавляет Роджер Бьюик. — Возможно, жизнь просто не стала достаточно мощным источником свободного кислорода, способным надолго "одолеть" механизмы его связывания».