Геохимики нашли древнейший кислородный оазис

Бассейн реки Понгола в Южной Африке стал древнейшим кислородным оазисом планеты.
Фото Axel Hofmann/University of Johannesburg.

Читайте нас в Telegram

Несколько миллиардов лет назад на древней Земле царил рай для анаэробных бактерий, получающих энергию при отсутствии кислорода. Этого элемента в атмосфере и в водах планеты почти не было, пока праздник бескислородной жизни не испортили фотосинтезирующие микроорганизмы – цианобактерии.

Лишь благодаря тому, что они вырабатывали кислород в качестве побочного продукта жизнедеятельности, на Земле начали происходить изменения. Отложения пород возрастом 2,5 миллиарда лет, собранные с нескольких континентов, свидетельствуют о том, что именно тогда доля кислорода в атмосфере планета начала расти.

Впрочем, ранее высказывались предположения, что кислород в атмосфере Земли появился значительно раньше. И теперь исследователи их подтвердили.

Международная команда во главе с геохимиками из Университета Тюбингена (Германия) обнаружила в бассейне реки Понгола в Южной Африке свидетельства того, что бактерии производили кислород уже 2,97 миллиарда лет назад. Таким образом, это место стало самым древним среди так называемых кислородных оазисов, известных сегодня.

Эксперты поясняют: три миллиарда лет назад условия на Земле были, что называется, несовместимыми с жизнью. Атмосфера содержала лишь тысячную долу кислорода от той, что присутствует в ней сегодня (сейчас содержание свободного кислорода составляет 20,95% по объёму и 23,10% по массе).

В древних океанах почти не было сульфатов, однако воды содержали большое количество железа. Когда бактерии начали производить кислород, он мог первоначально связываться с другими элементами, но по-крупному начал обогащать атмосферу в результате массового выброса кислорода примерно 2,5 миллиарда лет назад (он известен как кислородная катастрофа).

В частности, это изменение в составе атмосферы проявилось в сокращении доли минералов в континентальных отложениях, рассказывает ведущий автор исследования Бенджамин Айкманн (Benjamin Eickmann).

"Определённые серные сигнатуры, которые могут образовываться только в атмосфере с низким содержанием кислорода, больше не обнаруживались", — отмечает Айкманн.

По словам его коллег, "кислородную революцию" можно было бы назвать крупнейшим в истории глобальным загрязнением окружающей среды. Для ранних бактерий изменение атмосферы действительно стало катастрофичным: они попросту отравились кислородом.

"Однако после первого большого подъёма в атмосфере было только 0,2% кислорода; сегодня его около 21%", — продолжает Айкманн.

Далее, под воздействием атмосферы с уже повышенным и растущим содержанием кислорода, континенты подвергались усиленной эрозии. Это привело к появлению большего количества различных микроэлементов в океанах. А улучшенное снабжение питательными веществами, в свою очередь, поспособствовало развитию и увеличению форм жизни в них.

Анализ пропорций изотопов серы в древнейших горных породах из бассейна реки Пангола показал, что 2,97 миллиона лет назад бактерии уже использовали сульфаты как источник энергии.

"Сульфат – это окисленная форма серы. Более высокая концентрация сульфата в воде указывает на то, что в бассейне Понгола присутствовало достаточно свободного кислорода", — объясняет соавтор исследования Ронни Шёнберг (Ronny Schönberg).

В то же время другая сигнатура изотопа серы в тех же отложениях указывает на то, что атмосфера в то время была ещё очень и очень низкокислородной.

Однако в целом доказательства остаются неопровержимыми: бассейн реки Пангола стал самым древним кислородным оазисом и помог геохимикам узнать, что задолго до кислородной катастрофы жизненно важный элемент уже начинал постепенно накапливаться в воде.

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Nature Geoscience.

Добавим, что ранее в Канаде были найдены озёра с "первобытной" водой.

 

Сегодня