Ученые серьезно недооценили, насколько враждебными были условия на ранней Земле

Ученые проделали огромную работу, чтобы заглянуть на миллиарды лет назад и понять, как выглядела древняя Земля, и новое исследование показывает, что самые ранние условия на нашей планете были, вероятно, еще более враждебными, чем это представлялось вначале.

В частности, исследователи считают, что мы недооценивали уровень ультрафиолетового излучения Солнца, которое достигало поверхности Земли, и что в определенные периоды этот уровень мог быть в 10 раз выше, чем считалось ранее.

Основное внимание в исследовании уделяется последним 2,4 миллиардам лет истории, начиная с Великого события окисления (GOE), когда уровень кислорода в атмосфере и океанах впервые начал повышаться практически с нуля. Новые результаты не только позволяют узнать больше об истории Земли, но и могут улучшить наше понимание атмосферы других планет.

"Мы знаем, что ультрафиолетовое излучение может иметь катастрофические последствия, если жизнь подвергается слишком сильному воздействию", - говорит астрофизик Грегори Кук из Университета Лидса в Великобритании. "Например, оно может вызвать рак кожи у людей. Некоторые организмы имеют эффективные защитные механизмы, и многие из них могут восстанавливать некоторые повреждения, вызванные УФ-излучением".

"Хотя повышенное количество ультрафиолетового излучения не препятствовало возникновению или эволюции жизни, оно могло действовать как давление отбора, при этом организмы, способные лучше справляться с большим количеством ультрафиолетового излучения, получали преимущество".

Исследователи считают, что более высокие уровни ультрафиолетового излучения могли попасть на Землю из-за ослабления озонового слоя, который поглощает излучение. Количество озона в нашей атмосфере зависит от ряда факторов и химических реакций, но главную роль в образовании озона играет уровень кислорода.

Ранее считалось, что уровень кислорода в атмосфере, составляющий около 1 процента от сегодняшнего уровня, будет производить достаточное количество озона, чтобы удерживать вредное ультрафиолетовое излучение. Теперь, используя передовое компьютерное моделирование климата, команда предполагает, что ключевой уровень кислорода может быть скорее 5-10 процентов.

Другими словами, в течение длительных отрезков времени на протяжении последних 2,4 миллиардов лет, когда мы думали, что озона было достаточно для значительного блокирования ультрафиолетовых лучей, это могло быть не так. Как объясняют исследователи, это оказывает влияние на жизнь на Земле и даже на то, какие организмы могут процветать.

"Если наше моделирование является показательным для атмосферных сценариев во время истории Земли, насыщенной кислородом, то в течение более миллиарда лет Земля могла купаться в ультрафиолетовом излучении, которое было гораздо более интенсивным, чем считалось ранее", - говорит Кук. "Это могло иметь захватывающие последствия для эволюции жизни".

По словам исследователей, повышенный уровень ультрафиолетового излучения мог стать причиной по крайней мере одного массового вымирания в разные эпохи, что совпадает с результатами некоторых предыдущих исследований.

Этот вид излучения способен вызывать повреждения и разрушения на молекулярном уровне, и авторы нового исследования призывают пересмотреть хронологию изменения уровня озона в атмосфере Земли. Необходимо принять во внимание множество факторов, включая изменение светимости Солнца.

Около 400 миллионов лет назад уровень кислорода в атмосфере достиг современных стандартов, и начали развиваться более сложные формы жизни, что привело к широкому биоразнообразию, наблюдаемому сегодня на всей планете.

"Точно неизвестно, когда появились животные, и с какими условиями они столкнулись в океанах или на суше", - говорит Кук.

"Однако, в зависимости от концентрации кислорода, животные и растения могли оказаться в гораздо более суровых условиях, чем современный мир. Мы надеемся, что полное эволюционное влияние наших результатов можно будет изучить в будущем".

Исследование было опубликовано в журнале Royal Society Open Science.