Нещодавно вченим вдалося відшукати фактор, який, судячи з усього, викликав значний еволюційний стрибок мільярди років тому. “Киснева революція” змінила хімічний склад поверхні планети і підготувала її до появи більш складних форм життя.
У ранніх океанах і навіть в атмосфері молодої Землі не було вільного кисню, хоча за рахунок фотосинтезу ціанобактерії і продукували його як побічний продукт метаболізму. Вільний кисень не вступає у взаємодію з іншими поширеними на планеті елементами, такими як азот або вуглець, а ось людині він життєво необхідний. Вчені підрахували, що невеликі “кишені” вільного кисню почали з’являтися на Землі приблизно три мільярди років тому, а близько 2,4 мільярда років тому рівень кисню в атмосфері різко збільшився: за 200 мільйонів років кисню стало більше в 10 000 разів! Цю подію дослідники охрестили кисневою катастрофою (Great Oxidation Event, букв. Велике окислення) і саме воно повністю змінило характер поверхневих хімічних реакцій Землі.
Киснева революція: перетворена Земля
Геолог з Університету Британської Колумбії Меттіс Сміт (Matthijs Smit) і його колега, професор Клаус Мезгер (Klaus Mezger) з Університету Берна, присвятили нову роботу дослідженню цього феномена. Знаючи, що киснева катастрофа також трансформувала і породи, з яких складаються континенти, вчені почали вивчати результати геохімічного аналізу вулканічної активності по всьому світу, що в кінцевому підсумку дозволило їм відібрати 48 000 зразків, вік яких обчислюється мільярдами років.
У своєму прес-релізі Сміт зазначає, що з того моменту, як в океані почав з’являтися вільний кисень, у складі континентів відбулися приголомшливі зміни. Гірські породи на території сучасної Ісландії і Фарерських островів за складом приблизно схожі на ті, що були на молодій Землі до кисневої катастрофи: вони багаті магнієм, а ось вміст кремнезему в них досить низький. Породи минулого містили мінеральний олівін, який ініціював кисневі хімічні реакції при контакті з водою. У міру того, як континентальна кора розвивалася і збільшувалася в розмірах, олівін практично зник, а з ним припинилися і реакції. Кисень почав накопичуватися в океанах, а коли вода наситилася їм, то газ став йти і в атмосферу.
Сміт впевнений, що саме це і стало відправною точкою для розвитку життєвих форм такими, якими ми їх знаємо сьогодні. Після насичення киснем Земля стала не тільки більш придатною для життя в цілому, але і куди краще підходить для розвитку складних організмів. Причина змін континентальної структури поки залишається невідомою, але вчені відзначають, що тектоніка плит почалася приблизно в цей період, а тому між цими подіями може бути прямий зв’язок.
Мова не йде про еволюцію і абіогенез — питання початкового зародження життя на Землі все ще залишаються відкритими. Однак кисень – найважливіший елемент, який забезпечив існування білкового життя. Знаючи, як він змінив Землю, вчені зможуть застосувати той же принцип в дослідженні екзопланет і в майбутньому вибрати для людства ідеальну планету для заселення: наприклад, вже зараз астрономи підозрюють, що дві планети в системі TRAPPIST-1 покриті величезними океанами. Знаючи, як кисень впливає на формування континентів, можна буде значно звузити коло пошуків і цілеспрямовано шукати максимально відповідний нам новий світ.