Близько п’ятої частини атмосфери нашої планети становить кисень – важливий газ, необхідний для існування складних форм життя. Вчені вважали, що основним і практично єдиним його джерелом були живі організми — фотосинтезуючі рослини і бактерії. Але тепер, можливо, їм доведеться переглянути свої погляди. Дослідження опубліковано в журналі Nature Geoscience.
Архейська Земля була не особливо схожа на нинішню / © Alec Brenner, Harvard University
Перші фотосинтезуючі організми, ціанобактерії, з’явилися на Землі близько трьох з половиною мільярдів років тому. Довгий час вчені вважали, що живі організми служили чи не єдиним джерелом вільного кисню, який ще протягом мало не три мільярди років не накопичувався в атмосфері, а поглинався земними породами і морською водою.
Однак зараз дослідники з’ясували, що принаймні частина раннього кисню могла походити з іншого джерела. Кисень міг надходити в атмосферу з-під землі, в результаті рухів і руйнувань земної кори.
На нинішній Землі плити її кори активно переміщуються, а в зонах субдукції одні плити занурюються під інші. Але вчені досі ведуть суперечки, чи спостерігалася така ж картина мільярди років тому. Якщо так, то особливий інтерес представляє формування окислених магм, в створенні яких беруть участь окислені донні відкладення і холодна морська вода. Такі магми відрізняються підвищеним вмістом води і кисню, які ще багато років «зберігаються» під поверхнею Землі.
Міжнародний колектив дослідників вирішив перевірити, чи присутні сліди окислення в неоархейських гранітоїдних породах, зібраних на території Канади. Для більшої точності вчені вивчали склад цирконових кристалів, укладених в цих породах: вони найбільш стійкі до впливів навколишнього середовища і допомагають уточнити умови формування породи, а також її вік.
Виявилося, близько 2750 мільйонів років тому в цих породах зросла кількість окисленої сірки, яка могла надійти туди лише з кисневмісного джерела. Оскільки гранітоїдні породи – магматичного походження, це означає, що під корою неоархейскої Землі вже формувалися окислені магми і під час вулканічних вивержень кисень міг викидатися в атмосферу.
Поки вчені не можуть сказати, звідки брався кисень в земній магмі того часу, адже в океанах його все ще було вкрай мало. Можливо, в процесі субдукції океанічна вода занурювалася вглиб нашої планети, де молекули води руйнувалися на водень і вільний кисень, а останній вже окислював вищерозміщені шари магми.
Оскільки сьогодні Земля є єдиним небесним тілом у Сонячній системі, яке має рух тектонічних плит, нові дані можуть пояснити дефіцит кисню на інших планетах, причому не тільки ті, які обертаються навколо Сонця, але і в інших місцях Всесвіту.