Около пятой части атмосферы нашей планеты составляет кислород — важный газ, необходимый для существования сложных форм жизни. Ученые полагали, что основным и практически единственным его источником были живые организмы — фотосинтезирующие растения и бактерии. Но теперь, возможно, им придется пересмотреть свои взгляды.
Архейская Земля была не особо похожа на нынешнюю / © Alec Brenner, Harvard University
Первые фотосинтезирующие организмы, цианобактерии, появились на Земле около трех с половиной миллиардов лет назад. Долгое время ученые полагали, что живые организмы служили едва ли не единственным источником свободного кислорода, который еще на протяжении без малого трех миллиардов лет не накапливался в атмосфере, а поглощался земными породами и морской водой.
Однако теперь исследователи выяснили, что как минимум часть раннего кислорода могла произойти из другого источника. Кислород мог поступать в атмосферу из-под земли, в результате движений и разрушений земной коры.
На нынешней Земле плиты ее коры активно перемещаются, а в зонах субдукции одни плиты погружаются под другие. Но ученые до сих пор ведут споры, наблюдалась ли такая же картина миллиарды лет назад. Если да, то особый интерес представляет формирование окисленных магм, в создании которых участвуют окисленные донные отложения и холодная морская вода. Такие магмы отличаются повышенным содержанием воды и кислорода, которые еще многие годы «хранятся» под поверхностью Земли.
Международный коллектив исследователей решил проверить, присутствуют ли следы окисления в неоархейских гранитоидных породах, собранных на территории Канады. Для большей точности ученые изучали состав цирконовых кристаллов, заключенных в этих породах: они наиболее устойчивы к воздействиям окружающей среды и помогают уточнить условия формирования породы, а также ее возраст.
Оказалось, около 2750 миллионов лет назад в этих породах возросло количество окисленной серы, которая могла поступить туда лишь из кислородсодержащего источника. Поскольку гранитоидные породы — магматического происхождения, это означает, что под корой неоархейской Земли уже формировались окисленные магмы и во время вулканических извержений кислород мог выбрасываться в атмосферу.
Пока ученые не могут сказать, откуда брался кислород в земной магме того времени, ведь в океанах его все еще было крайне мало. Возможно, в процессе субдукции океаническая вода погружалась вглубь нашей планеты, где молекулы воды разрушались на водород и свободный кислород, а последний уже окислял вышележащие слои магмы.
Поскольку сегодня Земля — единственное небесное тело в Солнечной системе, у которого наблюдается движение тектонических плит, новые данные могут объяснить нехватку кислорода на других планетах, причем не только вращающихся вокруг Солнца, но и в других местах во Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Комментарии
Гораздо интереснее, был ли в первичной атмосфере Земли свободный азот и откуда он в ней взялся, и почему его так мало в атмосферах других планет?..
В атмосфере Венеры азота в 4 раза больше, чем в земной. На Титане и Плутоне (когда не выморожена) также азотная атмосфера. На Марсе Меркурии Луне и других спутниках с атмосферой вообще как-то не задалось...
Но вообще, прочитал эту новость уже на двух ресурсах и ничего не понял. Если говорить о 2,75 млрд лет, то к тому времени цианобактерии уже минимум 700 млн лет нарабатывали кислород. Пусть до атмосферы он ещё не доходил, но что ему мешало окислять, что ни попадя?..
А в процентном отношении в 22 раза меньше...
Кстати любопытно, что недавно выяснилось -- азот в атмосфере Венеры распределяется неравномерно.
"Патрик Пепловски - физик из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле (штат Мэриленд)... и его коллеги проанализировали измерения нейтронов, выходящих из атмосферы Венеры, сделанные MESSENGER, когда он пролетал над планетой в 2007 году...
Компьютерное моделирование показало, что газ на высотах от 60 до 90 километров должен содержать около 5% азота для создания числа нейтронов, измеренного MESSENGER. Космические зонды в 1970-х годах измеряли концентрацию азота в 3,5 процента на высотах ниже 45 километров". Пепловски связал это с облаками серной кислоты на высоте в 45 км.
Обилие углекислого газа в атмосфере Венеры - вопрос отдельный и интересный. В любом случае, утверждение о том, что азот мало распространён в атмосферах других планет, при ближайшем рассмотрении оказывается спорным. Связать углерод из атмосферы в горных породах, и мы получим в любом случае гораздо более плотную, чем на Земле, азотную атмосферу.
Кстати, насколько я понимаю ситуацию, такой атмосфере требуется гораздо меньше в процентном отношении кислорода, чтобы она стала пригодной для дыхания, нежели земной.
Вы меня простите конечно,но это было козе понятно давным давно,,при соприкосновении магмы с океаном выделяется все что нужно я для образования жизни на земле,в том числе и кислород,вспомните только "курильщиков"..