Якби 2,5 мільярда років тому у біосфері не почали б домінувати бактерії, що виробляють кисень, атмосфера планети могла б стати тонкішою до небезпечно рівня, ставлячи Землю під загрозу зледеніння.
Дослідники з Великобританії, Канади і США провели моделювання розвитку атмосфери Землі за останні 3,5 мільярда років і прийшли до висновку, що докисневе земне життя вкрай активно пов’язував атмосферний азот. Якби не перехід до домінування кисневих форм життя, азоту у повітрі взагалі майже б не залишилося. Розрахунки авторів показують, що кількість азоту в газовій оболонці може використовуватися для пошуку життя на інших планетах. Відповідна стаття опублікована в Astrobiology.
Як вже повідомляв Лайф, в 2016 році було встановлено, що 2,7 мільярда років тому щільність земного повітря чомусь була не більше 0,46 від нинішнього. До того вважалося, що атмосфера в цей час навпаки повинна була бути щільнішою від сучасної, так як інакше незрозуміло, чому планета не замерзла в умовах молодого Сонця, на 20 відсотків більше тьмяного, ніж нинішнє. Додатково до 2016 року передбачалося, що щільність атмосфери з часом повинна була падати (втрата газів в космос). Однак не були з’ясовані механізми, за рахунок яких вона могла б суттєво зростати з часом. Нове відкриття викликало серйозну перебудову наукових уявлень про минуле планети в цілому.
Щоб розібратися в тому, куди подівся земний азот в минулому, вчені провели моделювання процесів його споживання біосферою. Виявилося, що в епоху домінування анаеробного (яке не потребує кисню) життя азот міг досить швидко зв’язуватися мікроорганізмами у вигляді твердих посадочних порід. Однак щоб це зв’язування було досить швидким, потрібні великі викиди вуглекислого газу (істотно більше сучасних), інакше мікроорганізми опиняться в ситуації його дефіциту.
За розрахунками дослідників, всього за декілька мільярдів років активне анаеробне життя повинно було зв’язати більшу частину азоту і різко знизити щільність атмосфери (не менше ніж удвічі). Такий низький тиск відповідає гірському повітрю вище п’яти кілометрів. По досягненні таких показників загальний парниковий ефект в атмосфері повинен був істотно знизитися. Тривав би цей процес далі, до нашого часу бактерії могли довести концентрацію азоту до майже нульового рівня, що поставило б планету під загрозу зледеніння.
Однак, як відомо, 2,4 мільярда років тому вектор розвитку біосфери різко змінився. В ній почали домінувати аеробні фотосинтезуючі мікроорганізми, які зуміли наситити киснем повітря. За розрахунками авторів роботи, кисень повинен був зруйнувати азотовмісні сполуки, накопичені на поверхні планети в результаті діяльності анаеробних бактерій минулого. З цієї причини атмосферний тиск за кілька сотень мільйонів років повернувся до нормальних значень.
Дослідники відзначають, що на основі їх моделювання стає зрозуміло — вміст азоту в газових оболонках екзопланет можна використовувати як індикатор для пошуку позаземного життя. Якщо планета, яка існує мільярди років, показує мало слідів азоту і при цьому дефіцит кисню — значить там може домінувати бактеріальне примітивне життя, яке не потребує кисню з повітря. Якщо ж там навпроти багато азоту і є кисень, то є ймовірність наявності життя, що потребує останнього (сьогоднішня земна біота). У разі високої концентрації азоту і відсутності кисню планета може бути позбавлена як анаеробних, так і аеробних живих організмів.