Мы привыкли видеть Землю из космоса как сияющий голубой шар – цвет ей придают бескрайние океаны, покрывающие почти три четверти поверхности.
Но миллиарды лет назад наша планета выглядела совсем иначе, и ее водные просторы имели зеленоватый оттенок. Именно такую захватывающую картину рисуют японские исследователи в публикации в престижном журнале Nature.
Содержание
Путешествие в Архей: железо, жизнь и цвет
Чтобы понять, почему древние океаны могли быть зелеными, нужно заглянуть в далекое прошлое Земли – в Архейскую эру, примерно 3.8-2.5 миллиарда лет назад. В те времена планета разительно отличалась от современной:
- Безжизненные континенты: суша представляла собой суровый пейзаж из серых, коричневых и черных скал. Ни растений, ни почвы.
- Бескислородный мир: в атмосфере и океанах практически не было свободного кислорода.
- Железные воды: дожди, выпадавшие на скалы, вымывали железо, которое реки несли в океан. Дополнительным источником железа были подводные вулканы. Океаны были буквально насыщены растворенным железом.
- Зарождение жизни: жизнь существовала только в океанах и была представлена примитивными одноклеточными организмами. Именно тогда появились первые существа, способные использовать энергию Солнца – фотосинтетики.
Ключевым моментом стало появление анаэробного фотосинтеза – способности получать энергию из света без участия кислорода. Древние микробы, включая предков современных сине-зеленых водорослей (на самом деле это бактерии, называемые цианобактериями), начали этот процесс.
Как железо “окрасило” океан?
Исследование японских ученых предполагает следующий механизм:
- Ранний фотосинтез, хоть и был анаэробным, в качестве побочного продукта выделял кислород.
- Этот кислород немедленно вступал в реакцию с огромным количеством растворенного железа в морской воде, окисляя его.
- Образовавшиеся частицы окисленного железа (Fe(III)), по данным компьютерного моделирования и наблюдений за современными вулканическими районами вроде Иводзимы, где вода имеет зеленоватый оттенок из-за железа, могли придать поверхностным водам океана отчетливый зеленый цвет.
Геологическим свидетельством этих процессов служат знаменитые полосчатые железистые кварциты – древние породы, где чередуются слои, богатые окисленным (красным) и неокисленным железом, отражая колебания в содержании кислорода в древних морях.
Эволюционное преимущество: два пигмента лучше одного
Интересно, что предки сине-зеленых водорослей развили два типа пигментов для фотосинтеза: знакомый нам зеленый хлорофилл (эффективный при “белом” солнечном свете, как сегодня) и фикоэритробилин (PEB). Эксперименты показали, что PEB особенно хорошо работает в условиях зеленого света. Вероятно, наличие обоих пигментов давало этим древним организмам преимущество, позволяя эффективно использовать энергию Солнца как в “зеленые” периоды, так и позже, когда океан начал синеть.
Великая Кислородная Революция и голубая планета
Процесс “озеленения” не был вечным. Миллиарды лет фотосинтезирующие организмы насыщали океаны кислородом, который связывался железом. Когда все растворенное железо было окислено, кислород начал накапливаться в воде и выходить в атмосферу. Это событие, известное как “Великое кислородное событие” (около 2.4 млрд лет назад), стало поворотным моментом в истории Земли. Оно изменило химию океанов и атмосферы, сделав воду прозрачной и голубой, и, что самое важное, создало условия для развития сложной, дышащей кислородом жизни.
Могут ли океаны снова изменить цвет?
История зеленых океанов напоминает: цвет нашей планеты – не константа. Он зависит от химии воды и деятельности живых организмов. Авторы исследования и другие ученые предполагают, что в будущем цвет океанов может снова измениться:
- Фиолетовые океаны могут возникнуть при высокой вулканической активности, выбросах серы и низком содержании кислорода, что благоприятствовало бы пурпурным серным бактериям.
- Красные океаны возможны при интенсивном вымывании окисленного железа с суши в жарком климате или при массовом размножении определенных водорослей (“красные приливы”), часто спровоцированном загрязнением азотом у побережий.
- Будущее Солнца: по мере старения Солнце станет ярче. Это усилит испарение и ультрафиолетовое излучение, что может снова изменить баланс жизни в океане, потенциально смещая цвет к пурпурным, коричневым или зеленым оттенкам из-за гибели фитопланктона и доминирования других микроорганизмов. В конечном итоге, через миллиарды лет, расширяющееся Солнце испарит океаны полностью.
Вывод
Земля – динамичная система, и даже такой, казалось бы, постоянный атрибут, как цвет ее океанов, подвержен грандиозным изменениям в масштабах геологического времени. Возможно, где-то во Вселенной сейчас существуют “бледно-зеленые точки” – планеты, переживающие свой Архей и ждущие своего кислородного события.
Читайте также: Открытие “темного кислорода” в глубинах океана вызвало жаркие споры
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.