Распад древнего суперконтинента Нуна создал «инкубаторы» для сложной жизни

Фото из открытых источников

Распад древнего суперконтинента Нуна в течение «скучного миллиарда» лет существования Земли радикально потряс планету, и эти перемены, возможно, создали условия, которые привели к возникновению сложной жизни, о чем свидетельствуют беспрецедентные подробности нового исследования.

Скучный миллиард относится к периоду между 1,8 миллиардами и 800 миллионами лет назад. Несмотря на то, что этот период включал в себя распад и объединение двух древних суперконтинентов, Нуны и Родинии, учёные дали ему такое название из-за предполагаемого отсутствия потрясений.

«Этот термин был придуман для описания, по всей видимости, длительного периода геохимической, климатической и биологической стабильности в истории Земли», — объясняет руководитель исследования профессор Дитмар Мюллер из Сиднейского университета. «Однако теперь мы знаем, что этот период был менее скучным с точки зрения тектоники плит и эволюционных изменений, чем считалось ранее».

Распад Нуны запустил цепочку событий, сделавших Землю более благоприятной для жизни, согласно исследованию, опубликованному в журнале Earth and Planetary Science Letters. По мере того, как части Нуны отдалялись от ядра суперконтинента, в промежутках между ними образовались мелководные моря, отличавшиеся более умеренным климатом и более высоким содержанием кислорода, чем прежние океаны, как показало первое в своем роде моделирование.

Исследователи реконструировали движение тектонических плит и связанные с этим изменения в накоплении и выбросах углерода за последние 1,8 миллиарда лет, используя недавно опубликованную ими передовую модель. Новизна метода заключается в его способности реконструировать потоки углерода более детально, чем это было возможно до сих пор, говорится в исследовании группы.

За 350 миллионов лет, в течение «скучного миллиарда», общая протяжённость мелководных морей вокруг суши удвоилась, достигнув примерно 130 000 километров, что более чем в три раза превышает окружность Земли по экватору, установила группа учёных. В то же время, согласно исследованию, зоны субдукции (мест, где одна тектоническая плита погружается под другую) в целом сократились из-за смещения плит.

Зоны субдукции вызывают вулканическую активность на поверхности, поскольку они выбрасывают в мантию Земли, слой, расположенный под земной корой, морскую воду, которая понижает температуру плавления горных пород. Это способствует образованию магмы, которая затем поднимается в земную кору и извергается вулканами вместе с обломками и газами, такими как углекислый газ (CO2).

По мере сокращения зон субдукции уменьшалось количество CO2, выходящего из недр Земли в атмосферу. Это охладило планету и способствовало созданию богатых кислородом условий в недавно образовавшихся мелководных морях, а эти относительно стабильные экосистемы дали начало более сложной жизни, чем та, что существовала до сих пор, предположили исследователи.

«Мы считаем, что эти обширные континентальные шельфы и мелководные моря были важнейшими экологическими инкубаторами», — заявил соавтор исследования Юрай Фаркаш из Университета Аделаиды в Австралии. «Они обеспечивали тектонически и геохимически стабильную морскую среду с предположительно повышенным содержанием питательных веществ и кислорода, что, в свою очередь, имело решающее значение для развития и диверсификации более сложных форм жизни на нашей планете».

В частности, мелководье морей, возможно, ускорило диверсификацию эукариот — организмов, клетки которых имеют специализированные структуры, называемые органеллами, и мембраносвязанное ядро, содержащее ДНК. Все животные, растения и грибы являются эукариотами, поэтому появление эукариотических клеток в период «скучного миллиарда» стало ключевым шагом в эволюции сложных форм жизни, предполагают авторы исследования.

Исследователи уже знали, что эукариоты эволюционировали в «скучный миллиард» благодаря ископаемым останкам, возраст которых составляет 1,05 миллиарда лет. Но условия, при которых возникли эти организмы, оставались неясными.

«Распад Нуны создал обширные участки нового океанического дна в молодых океанических бассейнах, которых ранее не существовало», — пояснил Мюллер. И это океаническое дно способствовало снижению уровня CO2 в атмосфере, которое уже было вызвано сокращением зон субдукции, сказал он. Это связано с тем, что при просачивании морской воды в трещины морского дна углерод высвобождается, образуя известняк.

«Это океанское дно было изменено циркуляцией гидротермальной жидкости, в результате чего углерод в форме карбонатного цемента сохранялся в пустотах и трещинах, поглощая атмосферный CO2», — сказал Мюллер.

Короче говоря, распад древнего суперконтинента Нуна спровоцировал три крупных изменения, благоприятствовавших развитию сложной жизни: он привел к образованию мелководных морей, уменьшению выделения газов вулканами и запиранию углерода в океанических отложениях, что привело к образованию более богатой кислородом атмосферы и умеренным условиям.

«Следующим шагом станет обнаружение более хорошо сохранившихся окаменелостей эукариот, чтобы задокументировать их самую раннюю эволюцию», — заключил Мюллер.