Земята. Кредит за изображение: НАСА Увеличи
Историята на живота на Земята е тясно свързана с появата на кислород в атмосферата. Настоящият научен консенсус твърди, че значителни количества кислород за първи път са се появили в земната атмосфера преди около 2,4 милиарда години, като второто голямо увеличение на атмосферния кислород се е случило много по-късно, може би преди около 600 милиона години.
Новите открития на геолозите от Университета на Мериленд предполагат, че вторият скок на атмосферния кислород всъщност може да е започнал много по-рано и да се е случил по-постепенно, отколкото се смяташе досега. Откритията станаха възможни с помощта на нов инструмент за проследяване на живота на микробите в древна среда, разработен в Мериленд. Финансираната от Националната фондация за наука и НАСА, работата се появява в броя от 2 декември на Science.
Дипломираният изследовател Дейвид Джонстън, научният работник Босуел Уинг и колегите му от катедрата по геология и Интердисциплинарен център за наука на земната система в Мериленд ръководеха международен екип от изследователи, които използват високоточни измервания на рядък серен изотоп, 33S, за да установят, че древния морски кораб микроби, известни като серопропорционални прокариоти, бяха широко активни почти 500 милиона години по-рано, отколкото се смяташе досега.
Междинните серни съединения, използвани от тези непропорционални серни бактерии, се образуват при излагане на сулфидни минерали на кислороден газ. По този начин, доказателствата за широко разпространена активност на този вид бактерии са интерпретирани от учените като доказателство за повишено съдържание на кислород в атмосферата.
„Тези измервания предполагат, че диспропорцията на серните съединения е била активна част от цикъла на сярата до [1.3 милиона години] и че прогресивното оксигениране на земната повърхност може да е характеризирало [средния протерозой]“, пишат авторите.
Протерозойът е периодът в историята на Земята от преди около 2,4 милиарда години до 545 милиона години.
„Констатациите също така показват, че новият 33S-базиран изследователски метод може да се използва за уникално проследяване на присъствието и характера на микробния живот в древна среда и да даде представа за еволюцията в действието“, казва Джонстън. „Този подход осигурява важен нов инструмент в астробиологичното търсене на ранен живот на Земята и извън нея.“
Въздухът, който дишаме
Когато нашата планета се е образувала преди около 4,5 милиарда години, почти целият кислород на Земята е бил химически свързан с други елементи. Беше в твърди съединения като кварц и други силикатни минерали, в течни съединения като вода и в газообразни съединения като серен диоксид и въглероден диоксид. Свободният кислород - газът, който ни позволява да дишаме и който е от съществено значение за целия напреднал живот - практически не съществуваше.
Учените отдавна смятат, че появата на кислород в атмосферата е белязана от два различни скока в нивата на кислорода. През последните години изследователите използват метод, разработен от геолога от Университета на Мериленд Джеймс Фаркхар и колегите от Мериленд, за да определят окончателно, че значителни количества кислород са се появили за пръв път в атмосферата на Земята преди около 2,4 милиарда години. Понякога наричано „голямо окислително събитие“, това увеличение бележи началото на протерозойския период.
Общият научен консенсус твърди също така, че второто голямо покачване на атмосферния кислород е станало преди около 600 милиона години, като кислородът се е повишил до почти съвременните нива по това време. Доказателства за многоклетъчни животни за пръв път се появяват в геоложкия.
„Имаше много дискусии за това дали второто голямо увеличение на атмосферния кислород е било бързо и стъпаловидно, или бавно и прогресивно“, казва Уинг. „Нашите резултати подкрепят идеята, че вторият възход е прогресивен и започва преди около 1,3 милиарда години, а не преди 0,6 милиарда години.“
В допълнение към Джонстън, съавторите на Уинг в Мериленд на 2 декември са колегите по геология Джеймс Фаркхар и Джей Кауфман. Тяхната група работи за документиране на връзки между серовите изотопи и еволюцията на земната атмосфера, използвайки комбинация от полеви изследвания, лабораторни анализи на скални проби, геохимични модели, фотохимични експерименти със сеноносни газове и микробиални експерименти.
„Активна микробна серна диспропорция в мезопротерозоя“ от Дейвид Т. Джонстън, Босуел А. Уинг, Джеймс Фаркхар и Алън Дж. Кауфман, Университета на Мериленд; Харалд Строс, Университет? T M? Nster; Тимъти У. Лайънс, Калифорнийския университет, Ривърсайд; Линда К. Ках, Университет на Тенеси; Доналд Е. Кенфийлд, Южен университет в Дания: Наука, 2 декември 2005 г.
Оригинален източник: UM News Release
