Когда уровень кислорода на Земле стал достаточным для того, чтобы поддерживать жизнь животных? Ученые из университета МакГилла открыли, что повышение уровня кислорода произошло одновременно с эволюцией и распространением сложных эукариотических экосистем. Их находки убедительно доказывают, что крайне низкий уровень кислорода ограничивал эволюцию на Земле на протяжении многих миллиардов лет.
До сих пор в понимании того, какие факторы окружающей среды влияли на раннюю стадию эволюции, существовал серьезный пробел. В атмосфере молодой Земли было очень мало кислорода. Но после его уровень вырос и уже смог поддерживать существование животных. Однако предположения о том, когда же именно случилось это повышения уровня, отстояли друг от друга на миллиарды лет. Не исключалась и возможность, что уровень кислорода вырос задолго до того, как эволюционировали животны.
Железная руда дает подсказки о ранних этапах жизни на Земле
Чтобы отыскать ответы, ученые изучили богатые железом осадочные породы со всего мира. После анализа химического состава железа в этих породах они смогли оценить, какой был уровень кислорода в атмосфере во время их образования. А также определить, какое влияние кислород мог оказывать на раннюю жизнь. Например, на эукариотические организмы, которые предшествовали современным животным.
Железосодержащие руды помогают ученым понять, какой был уровень кислорода на мелководье морских сред обитания, там, где развивалась жизнь. Древние камни содержат своего рода «записи», согласно которым в то время в воздухе было менее 1% от современного количества кислорода. И это несомненно оказывало серьезное воздействие на сложность экосистем.
Фото: Maxwell Lechte
Богатые железом осадочные породы, сформировавшиеся в прибрежных зонах миллионы лет тому назад
Такой низкий уровень кислорода сохранялся в атмосфере Земли очень долго. Но примерно 800 лет назад все изменилось. Именно тогда ученые впервые стали наблюдать в данных, полученных из камней, свидетельства появления сложных экосистем. Если бы сложные эукариоты тогда существовали, то их среда обитания была бы ограничена низким уровнем кислорода.
Земля пока остается единственным известным местом во вселенной, где зародилось жизнь. Сейчас атмосфера нашей планеты и океаны богаты кислородом, но так было далеко не всегда. Насыщение кислородом океанов и атмосферы Земли произошло в результате фотосинтеза. Именно этот процесс используют растения и другие организмы, чтобы превратить солнечные свет в энергию. В процессе фотосинтеза в воздух выделяется кислород, что создает необходимые условия для существования животных.
Поиски жизни за пределами Солнечной системы
Новые открытия ученых позволяют предположить, что атмосфера Земли сохраняла низкие уровни кислорода на протяжении миллиардов лет. И это имеет очень важное значение для поисков следов жизни за пределами Солнечной системы. Ранее в этих поисках в основном ориентировались на следы атмосферного кислорода, которые должны свидетельствовать о наличии в прошлом или настоящем жизни на другой планете.
Фото: Susannah Porter
Железосодержащие осадочные породы в Большом каньоне. Аризона, США
На примере истории Земли можно предположить, что и на других планетах земного типа низкий уровень кислорода может сохраняться очень долго. Так что лучшим вариантом, чтобы его обнаружить, станут поиски не самого кислорода, побочного продукта фотохимических процессов, озона.
Озон активно поглощает ультрафиолетовый цвет, так что его можно определить даже при низких уровнях атмосферного кислорода. Исследование, проведенное учеными, подчеркивает, что поиски подобных ультрафиолетовых сигнатур с помощью находящихся в космосе телескопов значительно повысят шансы отыскать возможные признаки жизни на планетах за пределами Солнечной системы.
Ученые говорят, что дальнейшие геохимические исследования скалистых пород того периода позволит им составить более четкую картину эволюции уровней кислорода и лучше понять обратную связь с глобальным круговоротом кислорода в природе.
По материалам Phys.org
