Наша планета Земля, яку ми звикли бачити з космосу як блакитну перлину, колись мала зовсім інший вигляд. Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, японськими вченими надає переконливі докази того, що стародавні океани Землі насправді були зеленими. Ця зміна кольору в далекому минулому була зумовлена хімічним складом океанів та еволюцією ранніх форм фотосинтезу.
Про це розповідає ProIT
Вивчаючи смугасті залізні руди, унікальні гірські породи, що формувалися в архейському та палеопротерозойському еонах (приблизно 3,8-1,8 мільярди років тому), вчені змогли відтворити картину тогочасного світу. У той час життя на Землі обмежувалося одноклітинними організмами в океанах, а континенти являли собою безплідні ландшафти з сірих, коричневих та чорних скель. Дощі, розчиняючи залізо з материкових порід, несли його річками в океани, доповнюючи залізо, що надходило з підводних вулканів.
Стародавні океани Землі насправді були зеленими. Автор фото: Андрій Неволін
Архейський еон та еволюція фотосинтезу
Архейський еон характеризувався безкисневою атмосферою та океанами, але саме в цей період з’явилися перші фотосинтезуючі організми. Вони використовували анаеробний фотосинтез, побічним продуктом якого був кисень. Цей кисень зв’язувався з розчиненим у морській воді залізом. Вільний кисень в атмосфері з’явився лише тоді, коли океани вже не могли нейтралізувати його залізом, що зрештою призвело до
“великої події окислення”
, ключового екологічного перевороту, який створив умови для розвитку складного життя.
Нове дослідження зосереджується на зеленому кольорі архейських океанів, спираючись на спостереження сучасних зелених вод навколо японського вулканічного острова Іводзіма, колір яких обумовлений певною формою окисленого заліза. У цих водах також мешкають синьо-зелені водорості, які, попри свою назву, є примітивними організмами, що еволюціонували разом з іншими бактеріями, які використовували двовалентне залізо для фотосинтезу. Це свідчить про високий вміст заліза в стародавніх океанах.
Зміна кольору океанів у майбутньому
Фотосинтезуючі організми використовують пігменти, зокрема хлорофіл, для перетворення вуглекислого газу на цукри, використовуючи сонячну енергію. Хлорофіл надає рослинам зеленого кольору. Синьо-зелені водорості унікальні тим, що містять як хлорофіл, так і інший пігмент – фікоеритробілін (PEB). Дослідники виявили, що генетично модифіковані сучасні синьо-зелені водорості з PEB краще ростуть у зелених водах.
Комп’ютерне моделювання підтвердило, що кисень, який виділявся на ранніх етапах фотосинтезу, міг призвести до достатньо високої концентрації окислених частинок заліза, щоб поверхневі води набули зеленого відтінку. Коли ж усе залізо в океані окислилося, вільний кисень почав накопичуватися в океанах та атмосфері, що призвело до зміни кольору на блакитний, яким ми знаємо Землю сьогодні.
Дослідження вчених має важливе значення для пошуку життя на інших планетах, адже блідо-зелені планети можуть бути перспективними кандидатами для виявлення раннього фотосинтетичного життя. Зміна хімічного складу океану була тривалим процесом, що відбувався протягом архейського періоду, який тривав 1,5 мільярда років – більше половини історії Землі.
У геологічній перспективі колір наших океанів не є чимось незмінним, підсумовують вчені. Вони припускають, що в майбутньому, або навіть за інших умов, океани Землі можуть набувати інших кольорів. Наприклад, високий рівень сірки, пов’язаний з інтенсивною вулканічною активністю та низьким вмістом кисню, міг би призвести до появи фіолетових океанів. Також можливі червоні океани в умовах інтенсивного тропічного клімату.
