Кисень міг з’явитися на Землі без глобальних потрясінь і еволюції

Рівень кисню в атмосфері Землі змінювався протягом усієї її історії. Можливо, підвищення рівня кисню в атмосфері було викликано тектонічною активністю або еволюцією рослин. Так, але є досить цікава теорія, про яку ви, можливо, не чули.

Атмосфера ранньої Землі була сумішшю водяної пари, вуглекислого газу, аміаку, сірководню та метану. Потім, близько 2,4 мільярда років тому, рівень кисню в атмосфері раптово підвищився. Ще через мільярд років послідували ще два викиди кисню в атмосферу. Один з них стався близько 800-540 мільйонів років тому. Рівень кисню в атмосфері склав 10-50% від сьогоднішнього. Наситилася їм і поверхня океанів. Інший викид стався приблизно 450-400 мільйонів років тому. Тоді рівень кисню піднявся до сучасного, а такий важливий для життя газ проник вже і в глибини океану.

Подібні сплески рівня кисню вимагають пояснення. Одні вчені вважають, що причиною тому тектонічні явища – утворення суперконтинентів, підняття і вивітрювання гір, а також виверження. Будь-який з цих процесів здатний спровокувати викид величезної кількості поживних речовин в океани, сприяючи збільшенню популяції водоростей. Інші вчені припускають, що три сплески рівня кисню відповідають трьом важливим еволюційним проривам: збільшенню числа фотосинтезуючих водоростей, розквіту цих водоростей і зростанню числа наземних рослин.

Простого біогеохімічного циклу Землі – рециркуляції вуглецю, кисню і фосфору — досить, щоб підняти рівень кисню на планеті.

Дослідники створили просту комп’ютерну модель, щоб розглянути, як вуглець, кисень і фосфор рухаються по землі і взаємодіють один з одним.

Фосфор, присутній тільки в камені, є ключовою живильною речовиною для різних істот від мікробів до водоростей і рослин. Фосфор, що вивітрюється з гірської породи в океанську воду, може стимулювати мікробну та водоростеву активність, що, в свою чергу, робить воду бідною киснем або токсичною і витягує більше кисню з осаду. Зрештою, це призводить до того, що в грунт потрапляє більше органічного вуглецю, а кисню стає більше. Потім процес, в ході якого частина кисню піднімається з води в атмосферу, повторюється.

Поступове охолодження планети також зіграло свою роль у справі підвищення рівня кисню. Рання земна атмосфера втрачала кисень в результаті хімічних реакцій. Остигаюча Земля випускала в атмосферу менше газів. Можливо, змінився і хімічний склад викидів. В результаті хімічні процеси, що знищують кисень, припинилися.

Створена комп’ютерна модель дозволила відтворити процеси, які тривали мільярди років, насичуючи киснем атмосферу і воду. Результати виявилися досить правдоподібними і зійшлися з фактичними даними рівня кисню на Землі. “Ми дійшли висновку, що не потрібні глобальні тектонічні чи біологічні події. Для появи світу з високим вмістом кисню не потрібні складні форми життя. Якщо у вас є лише прості фотосинтезуючі бактерії, які існували на Землі протягом трьох мільярдів років, ви могли б отримати сучасний рівень кисню» — говорить біогеохімік і фахівець з моделювання з Університету Лідса в Англії Бенджамін Міллс. До слова, досі подібні дослідження не розглядали роль фосфору.

Результати дослідження стануть в нагоді тим, хто шукає життя на інших планетах. Як зазначив астробіолог і планетолог з Каліфорнійського університету Джошуа Кріссансен-Тоттон, воно позбавляє від необхідності вважати обов’язковою умовою життя тектонічну активність або наявність складних фотосинтезуючих організмів, таких як наземні рослини.