Кислород в атмосфере Земли появился позже, чем предполагалось

Постоянное повышение содержания кислорода в атмосфере Земли, которое коренным образом изменило последующую природу обитаемости Земли, произошло гораздо позже, чем предполагалось, согласно новым исследованиям.

И исследование, проведенное международной группой ученых под руководством Университета Лидса и включающее исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде, Гарвардского университета, Университета Южной Дании и Университета Сент-Эндрюса, также дает объяснение некоторым из самых экстремальных климатических эпизодов, которые повлияли на Землю, когда планета неоднократно покрывалась льдом.

Впервые кислород значительно присутствовал в атмосфере около 2,43 миллиарда лет назад, и это знаменует начало Великого Окислительного события — поворотного периода в истории Земли.

Хотя после Великого Окислительного события уровень кислорода все еще был намного ниже, чем сегодня, оно резко изменило химический состав поверхности планеты и подготовило почву для последующего хода биологической эволюции на Земле, что в конечном итоге привело к объединению планеты с животной жизнью.

Анализируя породы из Южной Африки, которые были отложены в океане во время Великого окислительного события, исследователи обнаружили, что раннее насыщение атмосферы кислородом было недолгим, и кислород не стал постоянной особенностью атмосферы до гораздо более позднего времени.

«Великое событие окисления коренным образом изменило окружающую среду Земли и ее обитаемость. Считалось, что этот ранний период оксигенации произошел примерно между 2,43 и 2,32 миллиардами лет назад» — говорят ученые.

«Однако наши исследования показывают, что на самом деле насыщение атмосферы кислородом было крайне нестабильным в течение периода около 200 миллионов лет, причем постоянное насыщение атмосферы кислородом происходило примерно на 100 миллионов лет позже, чем считалось ранее.»

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, также предполагают прямую связь между колебаниями концентрации кислорода в атмосфере и концентрацией парниковых газов.

«Эти находки помогают объяснить четыре широко распространенных оледенения, которые произошли одновременно с Великим событием окисления, некоторые из которых, вероятно, покрыли всю Землю льдом в течение миллионов лет» — объясняют исследователи.

«Наши новые данные показывают, что постоянный рост кислорода на самом деле произошел после последнего крупного периода оледенения, а не до него, что ранее было главной загадкой в нашем понимании связей между ранней оксигенацией атмосферы и интенсивной климатической нестабильностью.»

Исследовательская группа переименовала этот период в Великий эпизод окисления. Он положил начало 1,5-миллиардному периоду последующей климатической и экологической стабильности, который продолжался до второго крупного периода роста кислорода и нестабильности климата в конце докембрийского периода.

Профессор Дэвид Джонстон, соавтор исследования из Гарвардского университета, сказал: «Рост содержания кислорода в атмосфере был ключевым фактором обитаемости Земли. Разгадка истории атмосферной оксигенации в конечном счете позволяет нам понять, как кислород поднялся до уровней, достаточных для эволюции животных.»

«Великий эпизод окисления, когда атмосферный кислород впервые поднялся до заметного уровня, представляет собой поворотный шаг в этой истории. Мы не можем начать понимать причины и последствия атмосферной оксигенации, самого значительного контроля над обитаемостью Земли, если мы не знаем, когда на самом деле произошла постоянная атмосферная оксигенация. Теперь, наконец, у нас есть этот кусочек головоломки.»

A 200-million-year delay in permanent atmospheric oxygenation, Nature (2021). dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03393-7