На Земле все меньше кислорода: причина — прохладный климат последнего миллиона лет

Ученые из США изучили пузырьки воздуха в образцах «голубого льда» из Восточной Антарктиды возрастом до полутора миллиона лет и выяснили, что в последние 0,8 миллиона лет на нашей планете падала концентрация кислорода. Соответствующая статья опубликована в Science Advances.

Содержание кислорода в «голубом льду» после 0,8 миллиона лет снижалось на 1,02 процента за миллион лет, а вот раньше этого срока никакого статистически значимого изменения его концентрации нет. Те же 0,8 миллионов лет назад на Земле заметно упала средняя температура, и ледниковые периоды начали носить более затяжной характер, чем ранее. Авторы работы отмечают, что причиной падения уровня кислорода в эти прохладные 800 тысяч лет не могла быть биосфера.

Действительно, в ледниковые периоды выработка кислорода неизбежно падает, так как на планете снижается фотосинтез. Однако такое сокращение не может быть слишком большим в единицу времени: чем меньше кислорода выделяют растения, тем меньше его потребляют животным и сами растения (последние — в основном ночью). Максимально возможное падение концентрации кислорода по биогенным причинам, согласно целому ряду других работ, — 0,1 процента за тот же миллион лет, то есть в десяток раз меньше.

Есть и дополнительный фактор, мешающий поверить в то, что причиной «кислородного оскудения» стали проблемы биосферы. Если биогенная выработка кислорода снижается, то углекислого газа при этом в атмосфере должно становиться больше (растения будут потреблять его меньше, ведь и фотосинтез у них будет идти слабее). Однако ничего подобного в последние 0,8 миллиона лет не наблюдается, концентрация СО₂ на длинных отрезках времени не росла (вплоть до начала сжигания угля человеком).

Пузырьки воздуха из «голубого льда» Восточной Антарктиды указывают, что потребление атмосферного кислорода в последний миллион лет примерно на два процента превосходило его поступление с фотосинтезом и из других источников. Это заметная цифра, превосходящая, например, современную массу выбросов СО₂ человечеством. Следовательно, отвечать за обескислороживание Земли должен довольно масштабный процесс.

Возникает вопрос о том, куда пропал этот кислород. Авторы новой работы отмечают, что в теории охлаждение океанов в эпоху оледенений могло поглотить часть данного газа. Чем холоднее вода, тем лучше в ней растворяются газы, а поскольку последний миллион лет — необычайно холодный по меркам истории Земли, такая гипотеза выглядит здравой. Но ей не хватает подтверждений: четкого понимания изменения температур Мирового океана по всей его глубине за последний миллион лет нет.

Два других возможных объяснения — резкое повышение темпов обнажения горных пород, содержащих железо. Во-первых, оледенения последнего миллиона лет вели к падению уровня моря на величину до 100 метров и более. При этом обнажались огромные площади, ранее покрытые водой. В воде растворенного кислорода мало, поэтому железосодержащие минералы на морском дне не могли его активно связывать. Но вот после отступления моря процесс этот пошел довольно быстро. Во-вторых, горные ледники при наступлении и отступлении серьезно обнажают горные породы от покрывающих их слоев. Там тоже немало содержащих железо материалов, которые способны активно окисляться в межледниковье, после того, как их перестает покрывать лед.