Кредит за изображение: НАСА
Докато двама роувъри търсят Марс за признаци на вода и предшественици на живота, геохимиците са разкрили доказателства, че древните океани на Земята са много по-различни от днешните. Изследването, публикувано в седмичния брой на списанието Science, цитира нови данни, които показват, че земните океани, които дават живот, съдържат по-малко кислород от днешния и биха могли да бъдат почти лишени от кислород в продължение на милиард години по-дълго, отколкото се смяташе досега. Тези открития могат да помогнат да се обясни защо сложният живот едва се е развил в продължение на милиарди години след възникването му.
Учените, финансирани от Националната научна фондация (NSF) и свързани с Университета в Рочестър, въведоха нов метод, който разкрива как океанският кислород може да се е променил в световен мащаб. Повечето геолози са съгласни, че в океаните на практика няма разтворен кислород до преди около 2 милиарда години и че те са били богати на кислород през по-голямата част от последните половин милиард години. Но винаги е имало загадка за периода между тях.
Геохимиците разработиха начини за откриване на признаци на древен кислород в определени райони, но не и в земните океани като цяло. Методът на екипа обаче може да бъде екстраполиран, за да разбере природата на всички океани по света.
„Това е най-доброто пряко доказателство, че световните океани са имали по-малко кислород през това време“, казва Гейл Арнолд, докторант по природни и екологични науки в Университета в Рочестър и водещ автор на научния труд.
Добавя Енрикета Барера, програмен директор в подразделението на НСФ за науките за земята, „Това проучване се основава на нов подход, прилагането на изотопи на молибден, който позволява на учените да установят глобалните смущения в океанската среда. Тези изотопи отварят нова врата за изследване на аноксичните океански условия понякога в геоложкия запис. "
Арнолд изследва скали от северна Австралия, които са били в дъното на океана преди повече от милиард години, използвайки новия метод, разработен от нея и съавтори, Джейн Барлинг и Ариел Анбар. Предишни изследователи са пробивали няколко метра в скалата и са тествали нейния химичен състав, потвърждавайки, че тя е запазила първоначалната информация за безопасно запазените океани. Членовете на екипа върнаха тези скали в лабораториите си, където използваха новоразработената технология - наречена мултипликатор с маслен спектрометър, индуктивно свързан с плазмен маса, за да изследват изотопите на молибдена в скалите.
Елементът молибден навлиза в океаните през речния отток, разтваря се в морска вода и може да остане разтворен в продължение на стотици хиляди години. Задържайки се в разтвор толкова дълго, молибденът се смесва добре в океаните, което го прави отличен световен индикатор. След това се отстранява от океаните в два вида седименти на морското дъно: тези, които се намират под води, богати на кислород и тези, които са бедни на кислород.
Работейки със съавтора Тимоти Лионс от Университета в Мисури, екипът на Рочестър изследва проби от съвременното морско дъно, включително редките места, които днес са бедни на кислород. Те научиха, че химичното поведение на изотопите на молибдена в седиментите е различно в зависимост от количеството кислород в над водата. В резултат на това химията на изотопите на молибдена в глобалните океани зависи от това колко морска вода е бедна на кислород. Те открили също, че молибденът в определени видове скали записва тази информация за древните океани. В сравнение със съвременните проби, измерванията на молибденовата химия в скалите от Австралия сочат към океаните с много по-малко кислород.
Колко по-малко кислород е въпросът. Свят, пълен с аноксични океани, може да има сериозни последици за еволюцията. Еукариотите, видът клетки, съставляващи всички организми, освен бактериите, се появяват в геоложкия запис още преди 2,7 милиарда години. Но еукариотите с много клетки - предците на растенията и животните - не се появяват преди половин милиард години, приблизително по времето, когато океаните стават богати на кислород. С палеонтолог Андрю Кнол от Харвардския университет Анбар по-рано изложи хипотезата, че удължения период на аноксичните океани може да е ключът към факта, че по-сложните еукариоти едва изкарват прехраната си, докато техните плодовити бактериални братовчеди процъфтяват. Проучването на Арнолд е важна стъпка за тестване на тази хипотеза.
„Забележително е, че знаем толкова малко за историята на океаните на нашата собствена планета“, казва Анбар. „Дали кислородът в океаните е имал или не е пряк химичен въпрос, на който бихте сметнали, че ще бъде лесно да се отговори. Това показва колко е трудно да дразнете информация от рок записа и колко още има за нас да научим за произхода си. "
Да разберем колко по-малко кислород е имало в океаните в древното минало е следващата стъпка. Учените планират да продължат да изучават химията на молибдена, за да отговорят на този въпрос, с продължаваща подкрепа от NSF и NASA, агенциите, които подкрепят първоначалната работа. Информацията не само ще хвърли светлина върху нашата собствена еволюция, но може да ни помогне да разберем условията, които трябва да търсим, докато търсим живот отвъд Земята.
Оригинален източник: NSF News Release
