На Земле все меньше кислорода: причина — прохладный климат последнего миллиона лет

Вплоть до последних 250 лет концентрация углекислого газа тоже оставалась ниже, чем миллион лет назад. Причины длительного снижения концентрации этих газов, вероятно, одни и те же, но довольно неожиданные.

Ученые из США изучили пузырьки воздуха в образцах «голубого льда» из Восточной Антарктиды возрастом до полутора миллиона лет и выяснили, что в последние 0,8 миллиона лет на нашей планете падала концентрация кислорода. Соответствующая статья опубликована в Science Advances.

Содержание кислорода в «голубом льду» после 0,8 миллиона лет снижалось на 1,02 процента за миллион лет, а вот раньше этого срока никакого статистически значимого изменения его концентрации нет. Те же 0,8 миллионов лет назад на Земле заметно упала средняя температура, и ледниковые периоды начали носить более затяжной характер, чем ранее. Авторы работы отмечают, что причиной падения уровня кислорода в эти прохладные 800 тысяч лет не могла быть биосфера.

Действительно, в ледниковые периоды выработка кислорода неизбежно падает, так как на планете снижается фотосинтез. Однако такое сокращение не может быть слишком большим в единицу времени: чем меньше кислорода выделяют растения, тем меньше его потребляют животным и сами растения (последние — в основном ночью). Максимально возможное падение концентрации кислорода по биогенным причинам, согласно целому ряду других работ, — 0,1 процента за тот же миллион лет, то есть в десяток раз меньше.

Есть и дополнительный фактор, мешающий поверить в то, что причиной «кислородного оскудения» стали проблемы биосферы. Если биогенная выработка кислорода снижается, то углекислого газа при этом в атмосфере должно становиться больше (растения будут потреблять его меньше, ведь и фотосинтез у них будет идти слабее). Однако ничего подобного в последние 0,8 миллиона лет не наблюдается, концентрация СО2 на длинных отрезках времени не росла (вплоть до начала сжигания угля человеком).

Пузырьки воздуха из «голубого льда» Восточной Антарктиды указывают, что потребление атмосферного кислорода в последний миллион лет примерно на два процента превосходило его поступление с фотосинтезом и из других источников. Это заметная цифра, превосходящая, например, современную массу выбросов СО2 человечеством. Следовательно, отвечать за обескислороживание Земли должен довольно масштабный процесс.

Равнина голубого льда в Восточной Антарктиде, на ней лежит метеорит. Голубой лед образуется в тех частях Антарктиды, где осадков нет совсем, и уже очень давно, отчего там проще искать метеориты. Именно здесь проще всего найти и самый древний лед на Земле / ©Wikimedia Commons

Возникает вопрос о том, куда пропал этот кислород. Авторы новой работы отмечают, что в теории охлаждение океанов в эпоху оледенений могло поглотить часть данного газа. Чем холоднее вода, тем лучше в ней растворяются газы, а поскольку последний миллион лет — необычайно холодный по меркам истории Земли, такая гипотеза выглядит здравой. Но ей не хватает подтверждений: четкого понимания изменения температур Мирового океана по всей его глубине за последний миллион лет нет.

Два других возможных объяснения — резкое повышение темпов обнажения горных пород, содержащих железо. Во-первых, оледенения последнего миллиона лет вели к падению уровня моря на величину до 100 метров и более. При этом обнажались огромные площади, ранее покрытые водой. В воде растворенного кислорода мало, поэтому железосодержащие минералы на морском дне не могли его активно связывать. Но вот после отступления моря процесс этот пошел довольно быстро. Во-вторых, горные ледники при наступлении и отступлении серьезно обнажают горные породы от покрывающих их слоев. Там тоже немало содержащих железо материалов, которые способны активно окисляться в межледниковье, после того, как их перестает покрывать лед.