Давні океани містили менше вуглецю, ніж вважали раніше

Крихітні камінці розповіли нову історію життя: давні океани містили у сто разів менше вуглецю, ніж сучасні.

Нові результати дослідження, проведеного вченими ETH Zurich, докорінно змінюють наші уявлення про хімічну історію планети. Команда під керівництвом професора Джордона Хемінгуея виявила, що між 1 мільярдом і 541 мільйоном років тому вміст розчиненого органічного вуглецю в океанах був на 90–99% нижчим, ніж вважалося раніше.

Це відкриття суперечить давній гіпотезі, що величезні запаси вуглецю у стародавніх морях сприяли розвитку складного життя та екстремальним льодовиковим періодам. «Наші результати кидають виклик старим поясненням зв’язку між еволюцією життя, льодовиками та кисневою революцією», — зазначив Нір Галілі, співавтор дослідження.

Джерелом даних стали ооїди — дрібні яйцеподібні камінці з оксиду заліза, що формуються на морському дні подібно до сніжинок, які наростають шарами під дією хвиль. У процесі росту вони “захоплюють” молекули органічного вуглецю.

Команда ETH розробила метод, який дозволяє зчитувати цю хімічну інформацію, ніби сторінки геологічного архіву. Завдяки аналізу таких “каменів часу” вчені відтворили зміни у складі океанічного вуглецю за останні 1,65 мільярда років.

«Ці мікроскопічні зерна — своєрідна капсула часу, що зберігає підказки про те, яким був океан у далекому минулому», — пояснює Галілі.

Здавна дослідники пов’язували розвиток складних форм життя з двома “кисневими катастрофами” — періодами, коли вміст кисню в атмосфері різко зріс до сучасних 21%. Саме тоді відбувалися масштабні льодовикові періоди та спалахи еволюції.

Однак результати ETH показали, що в ті епохи океан не накопичував, а втрачав органічний вуглець. Це означає, що стародавні морські екосистеми були значно “чистішими”, ніж припускали раніше.

На думку Галілі, зменшення запасів вуглецю могло бути спричинене появою більших організмів: їхні тіла швидше тонули після смерті, не встигаючи розкладатися в глибоководних умовах з дефіцитом кисню. Вуглець осідав на дно, а океан ставав хімічно біднішим.

Сьогодні в океанах існує динамічний баланс: фітопланктон і бактерії перетворюють CO? на органічні сполуки, які потім знову повертаються у вигляді “морського снігу”. Коли організми гинуть, вони вивільняють розчинений органічний вуглець — величезний резервуар, що містить у 200 разів більше вуглецю, ніж усе морське життя разом.

Але у давнину цей цикл працював інакше. Через нестачу кисню органічні рештки не розкладалися, і морські глибини залишалися “вуглецевими пастками”. Лише після другої кисневої катастрофи вміст кисню підвищився настільки, що океани знову почали переробляти вуглець ефективно.

«Наші дані свідчать, що саме поява кисню дала новий старт вуглецевому кругообігу, відкривши шлях для подальшої еволюції життя», — підсумовує Хемінгуей.

Хоча дослідження стосується подій мільярдолітньої давнини, воно має безпосереднє значення сьогодні. Сучасне антропогенне потепління і забруднення океанів призводять до зниження вмісту розчиненого кисню. Якщо ці тенденції триватимуть, океанічні біохімічні цикли можуть порушитися, спричинивши ефекти, схожі на ті, що колись змінили історію життя на Землі.

«Наше дослідження показує, як тісно переплетені біологія і геохімія. Людство стало новим геологічним фактором, і ми вже бачимо, як океан реагує на наше втручання», — наголошує Галілі.

Давні залізисті камінці довели: історія життя на Землі складніша, ніж здавалося. Океани минулого не були багатими на органіку — навпаки, їхня “порожнеча” стала поштовхом до біологічної інновації. Це відкриття не лише переписує хроніку еволюції, а й нагадує — майбутнє біосфери залежить від нашого ставлення до океану сьогодні.