Раскрыты подробности о кислородной катастрофе на Земле

Ученые Университета Юты в сотрудничестве с коллегами из Университета Лидса и Калифорнийского университета в Риверсайде раскрыли подробности, как именно происходило первоначальное накопление кислорода на Земле. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Nature, Великое окислительное событие, также называемое кислородной катастрофой, происходило скачками в течение 200 миллионов лет.

Кислородная катастрофа началась около 2,5 миллиарда лет назад, когда свободный кислород O2 начал накапливаться в значительных количествах в атмосфере Земли, что подготовило почву для возникновения сложной жизни. Однако до сих пор отследить накопление кислорода в океанах было сложно.

Исследователи проанализировали изотопный состав серы и таллия в морских сланцах южноафриканской супергруппы (последовательности древних платформ), сформировавшейся 2,6-2 миллиарда лет назад и вышедшей на поверхность в районе Трансваальского Бассейна (ЮАР), что позволило получить представление о динамике насыщения океана кислородом.

Первоначальный рост содержания O2 в атмосфере был неустойчивым, с периодами увеличения и уменьшения. Обогащение изотопом таллия (203 Tl) в морских сланцах, связанное с захоронением на дне оксидов марганца и наличием кислорода в морской воде, совпадает с отсутствием редких изотопов серы, что подтверждает насыщение атмосферы кислородом. Когда обогащение 203 Tl исчезает, возвращаются сигнатуры изотопов серы, указывающих на бескислородную атмосферу.

Таким образом, уровни кислорода в океанах изменялись одновременно с изменениями в атмосфере, что подтвердило гипотезу о скачкообразном характере роста содержания O2.

В течение первой половины истории существования Земли ее атмосфера и океаны были в значительной степени лишены O2. Этот газ производился цианобактериями в океане до Великого окислительного события, но в те первые дни свободный кислород быстро разрушался в реакциях с минералами, обнажившимися на поверхности, и вулканическими газами. Чтобы обеспечить постоянное насыщение кислородом, Земле потребовалось время для биологической, геологической и химической эволюции.