Ученые обнаружили древние пузырьки воздуха в соли возрастом 1,4 млрд лет

Фото из открытых источников

Исследователи обнаружили древние газы и жидкости, заключенные в кристаллах галита возрастом 1,4 миллиарда лет, найденных в северной части Онтарио, Канада. Их анализ напрямую ограничивает концентрацию кислорода и углекислого газа в мезопротерозое (1,8–0,8 миллиарда лет назад) до 3,7% от современного уровня и в 10 раз выше доиндустриального уровня соответственно. 

Результаты показывают, что это был период умеренного климата и что концентрация кислорода в атмосфере, по крайней мере временно, превышала метаболические потребности ранних животных задолго до их появления. Статья исследовательской группы была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Учёным давно известно, что жидкостные включения в кристаллах галита содержат образцы атмосферы ранней Земли.

Однако получение точных измерений из этих включений оказалось сложной задачей: они содержат как пузырьки воздуха, так и рассол, а такие газы, как кислород и углекислый газ, ведут себя в воде иначе, чем в воздухе.

«Это невероятное чувство — вскрыть образец воздуха, который на миллиард лет старше динозавров», — сказал Джастин Парк из Политехнического института Ренсселера.

«Полученные нами данные об уровне углекислого газа ранее никогда не применялись», — заявил профессор Морган Шаллер из Политехнического института Ренсселера. «Нам никогда прежде не удавалось заглянуть в эту эпоху истории Земли с такой степенью точности. Это настоящие образцы древнего воздуха!»

Результаты исследований показывают, что в атмосфере мезопротерозоя содержалось 3,7% кислорода по сравнению с сегодняшним уровнем, что является удивительно высоким показателем, достаточным для поддержания сложной многоклеточной животной жизни, которая возникла лишь сотни миллионов лет спустя.

Между тем, углекислого газа было в 10 раз больше, чем сегодня — этого было достаточно, чтобы противостоять «слабому молодому Солнцу» и создать климат, близкий к современному.

Естественно возникает вопрос: если кислорода было достаточно для поддержания жизни животных, почему потребовалось так много времени, чтобы они, наконец, эволюционировали?

«Образец отражает лишь моментальный снимок геологического времени», — сказал Парк. «Возможно, это отражает кратковременное, временное насыщение кислородом в течение этой долгой эпохи, которую геологи в шутку называют «скучным миллиардом»».

Это была эпоха в истории Земли, отмеченная низким уровнем кислорода, повсеместной атмосферной и геологической стабильностью и незначительными эволюционными изменениями.

Несмотря на название, наличие прямых наблюдательных данных этого периода невероятно важно, поскольку они помогают нам лучше понять, как зародилась сложная жизнь на планете и как наша атмосфера стала такой, какой она является сегодня.

Предыдущие косвенные оценки концентрации углекислого газа в этот период указывали на более низкие уровни, несовместимые с другими наблюдениями, свидетельствующими об отсутствии значительных ледников в мезопротерозойскую эру.

Прямые измерения высокого уровня углекислого газа, проведенные командой, в сочетании с оценками температуры, полученными на основе анализа самой соли, позволяют предположить, что климат мезопротерозоя был мягче, чем считалось ранее, — сопоставим с современным.

«Водоросли рода Ted появились примерно в это же время в истории Земли и до сих пор вносят значительный вклад в глобальное производство кислорода», — сказал профессор Шаллер. «Относительно высокий уровень кислорода может быть прямым следствием увеличения численности и сложности водорослевой жизни. Вполне возможно, что то, что мы запечатлели, — это очень волнующий момент, произошедший прямо посреди скучного миллиарда».