Ученые выяснили, как астероидные бомбардировки тормозили эволюцию на Земле

Группа исследователей из США и Австрии проанализировала остатки древних астероидов на Земле и смоделировала последствия их падений на Землю. Удалось показать, что подобные события в архее, 2,5-4 млрд лет назад, происходили гораздо чаще, чем думали до сих пор, и выяснить, что все это серьезно повлияло на скорость наполнения кислородом земной атмосферы. Статья об этом опубликована в журнале Nature Geoscience.

Когда крупные астероиды или кометы сталкивались с ранней Землей, то выделяющаяся при этом энергия плавила и испаряла скальные породы в земной коре. Маленькие капли расплавленной породы конденсировались в воздухе, затвердевали и падали обратно на землю, превращаясь в округлые образования. Эти образования, получившие наименование сферул, в большом количестве содержатся в древних слоях земной коры, возраст которых варьирует от 2,4 до 3,5 млрд лет. Слои, содержащие архейские сферулы, считаются маркерами древних столкновений, и за последние годы их находят все больше. Фактически, уровень зарегистрированных древних импактных событий за последние годы вырос на целый порядок.

Теперь было обнаружено, что ранние бомбардировки Земли могли также серьезно задержать наполнение кислородом земной атмосферы, влияя на баланс между его производством анаэробными фотосинтезирующими микроорганизмами и сжиганием кислорода при катастрофах. Новые исследования находятся в соответствии с геологическими данными, которые показывают, что уровень кислорода в атмосфере менялся неравномерно и оставался относительно низким во времена раннего архейского эона. Его дефициту, возможно, и способствовали падения на Землю 10-километровых астероидов со средним временем между последовательными импактами примерно 15 млн лет, при которых производилось достаточно много химически активных газов, чтобы связать весь свободный атмосферный кислород. О реалистичности такой картины свидетельствуют периоды резких, но временных скачков концентрации атмосферного кислорода, происходивших около 2,5 млрд лет назад.

В самом начале протерозоя, около 2,4 млрд лет назад, во время последней фазы этих бомбардировок, Земля пережила серьезное изменение характера накопления осадков, вызванное повышением содержания кислорода в атмосфере, получившим наименование кислородной катастрофы, или кислородной революции. Среди предлагаемых объяснений этого скачка встречалось и резкое увеличение производства кислорода микроорганизмами вроде цианобактерий, и уменьшение в атмосфере количества газов, способных связывать кислород, и уменьшение поступления их из вулканических источников либо путем постепенной утечки в космос. Очевидно, свою лепту в этот баланс внесли и падения астероидов.

Кислородный фотосинтез среди микроорганизмов возник 2,7-2,8 млрд лет назад. Первое время выделяемый кислород немедленно расходовался на окисление горных пород и атмосферных газов, однако после того, как все доступные породы были, наконец, окислены, свободный кислород начал накапливаться в атмосфере и позволил развиться аэробным организмам, поглощающим кислород. Со временем, после кислородной революции, столкновения с астероидами становились все менее частыми и недостаточно катастрофичными для того, чтобы оказать серьезное влияние на уровень кислорода в атмосфере. Земля наконец стала той планетой, какой ее привыкли видеть сейчас.