Повышение уровня кислорода на ранней Земле проливает свет на жизнь на других планетах
Когда Земля достигла уровня кислорода, достаточного для поддержания жизни животных? Исследователи из Университета Макгилла обнаружили, что повышение уровня кислорода происходило одновременно с эволюцией и расширением сложных эукариотических экосистем.
Их результаты представляют собой самое убедительное на сегодняшний день доказательство того, что чрезвычайно низкие уровни кислорода наложили важное ограничение на эволюцию в течение миллиардов лет.
«До сих пор существовал критический пробел в нашем понимании факторов окружающей среды на ранней стадии эволюции. Ранняя Земля была отмечена низким уровнем кислорода, пока уровень кислорода на поверхности не стал достаточным для жизни животных. Но прогнозы того, когда произошел этот подъем, различались более чем на миллиард лет — возможно, даже задолго до того, как эволюционировали животные», — говорит Максвелл Лехте, исследователь с докторской степенью в Департаменте наук о Земле и планетах под руководством Галена Халверсона в Университете Макгилла.
Железные камни дают представление о ранней жизни
Чтобы найти ответы, исследователи изучили богатые железом осадочные породы со всего мира, отложившиеся в древних прибрежных средах. Анализируя химический состав железа в этих породах, исследователи смогли оценить количество кислорода, присутствующего при образовании горных пород, и влияние, которое он оказал на раннюю жизнь, такую как эукариотические микроорганизмы — предшественники современных животных.
«Эти железные камни дают представление об уровне кислорода в мелководных морских средах, где развивалась жизнь. Записи древнего железного камня показывают менее 1% современного уровня кислорода, что оказало бы огромное влияние на экологическую сложность», — говорит Чанлэ Ван, исследователь Китайской академии наук, который вместе с Лехте руководил исследованием.
«Эти условия с низким содержанием кислорода сохранялись примерно до 800 миллионов лет назад, как раз тогда, когда мы впервые начинаем видеть свидетельства возникновения сложных экосистем в горной летописи. Так что, если бы сложные эукариоты существовали раньше, их среда обитания была бы ограничена низким содержанием кислорода», — говорит Лехте.
Железные камни в слоях осадочных пород Гранд-Каньона (Аризона, США), хранящие подсказки о древней морской среде.
Земля остается единственным местом во Вселенной, где, как известно, есть жизнь. Сегодня атмосфера и океаны Земли богаты кислородом, но так было не всегда. Оксигенация земного океана и атмосферы была результатом фотосинтеза — процесса, используемого растениями и другими организмами для преобразования света в энергию — выделения кислорода в атмосферу и создания необходимых условий для дыхания и жизни животных.
Поиск признаков жизни за пределами нашей Солнечной системы
По словам исследователей, новые данные свидетельствуют о том, что атмосфера Земли способна поддерживать низкий уровень атмосферного кислорода в течение миллиардов лет. Это имеет важное значение для исследования признаков жизни за пределами нашей Солнечной системы, потому что поиск следов атмосферного кислорода — это один из способов поиска доказательств прошлой или настоящей жизни на другой планете — или того, что ученые называют биосигнатурой.
Ученые используют историю Земли, чтобы измерить уровень кислорода, при котором планеты земной группы могут стабилизироваться. Исследователи говорят, что если планеты земной группы могут стабилизироваться при низком уровне кислорода в атмосфере, как предполагают результаты, лучшим шансом для обнаружения кислорода будет поиск его фотохимического побочного продукта озона.
«Озон сильно поглощает ультрафиолетовый свет, что делает возможным обнаружение озона даже при низком уровне кислорода в атмосфере. В этой работе подчеркивается, что обнаружение ультрафиолета в космических телескопах значительно увеличит наши шансы найти вероятные признаки жизни на планетах за пределами нашей Солнечной системы», — говорит Ноа Планавски, биогеохимик из Йельского университета.
По словам исследователей, дополнительные геохимические исследования горных пород того периода позволят ученым нарисовать более четкую картину эволюции уровней кислорода в это время и лучше понять обратную связь с глобальным кислородным циклом.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
