Преди милиарди години околната среда на Земята беше много различна от тази, която познаваме днес. По същество изначалната атмосфера на нашата планета е била токсична за живота, както я познаваме, състояща се от въглероден диоксид, азот и други газове. Въпреки това, от палеопротерозойната ера (преди 2,5–1,6 милиарда години) настъпи драматична промяна, когато кислородът започна да се вкарва в атмосферата - известен като Голямото окислително събитие (GOE).
Доскоро учените не бяха сигурни дали това събитие - което е резултат от фотосинтезиращите бактерии, променящи атмосферата - се е случило бързо или не. Според скорошно проучване на екип от международни учени това събитие е било много по-бързо, отколкото се смяташе досега. Въз основа на новооткритите геоложки доказателства екипът стигна до заключението, че постъпването на кислород в атмосферата ни е „по-скоро като пожарен маркуч“, отколкото като струйка.
Изследването, озаглавено „Две милиарди годишни евапорити улавят голямото окисляване на Земята“, наскоро се появи в списанието Science. Воден от Клара Блатлер, докторантура в отдела по геознание в Принстън, екипът включваше и членове от Космическия институт на синия мрамор, Карелския научен център, Британския геологически институт, Геоложката служба на Норвегия и множество университети ,
Накратко, Голямото събитие за оксигениране започна преди около 2,45 милиарда години в началото на протерозойския еон. Смята се, че този процес е резултат от това, че цианобактериите бавно метаболизират въглеродния диоксид (CO2) и произвеждат кислороден газ, който сега представлява около 20% от нашата атмосфера. Въпреки това, доскоро учените не успяха да поставят много на пътя на ограниченията за този период.
За щастие, екип от геолози от Геоложкото проучване на Норвегия - в сътрудничество с Карелския изследователски център в Петрозаводск, Русия - наскоро извади проби от консервирани кристализирани соли в Русия, които са датирани към този период. Те са извлечени от 1,9 км дълбочина (1,2 мили) дупка в Карелия в северозападна Русия, от сондажната площадка на Онега Параметрична дупка (OPH) на западните брегове на езерото Онега.
Тези кристали на солта, които са преди около 2 милиарда години, са резултат от изпаряването на древна морска вода. Използвайки тези проби, Блатлер и нейният екип успяха да научат нещата за състава на океаните и атмосферата, които са съществували на Земята по времето на ПГ. За начало екипът определи, че те съдържат изненадващо голямо количество сулфат, което е резултат от реакцията на морската вода с кислорода.
Както Айво Лепланд - изследовател в Геоложката служба на Норвегия, специалист по геология в Техническия университет в Талин и старши автор на изследването - обясни в неотдавнашното съобщение за пресата в Принстън:
„Това е най-силното доказателство, че древната морска вода, от която са се утаили минералите, е имала високи концентрации на сулфат, достигащи поне 30 процента от днешния океански сулфат, както показват нашите оценки. Това е много по-високо, отколкото се смяташе досега, и ще изисква значително преосмисляне на степента на оксигенация на 2-милиардната земна система атмосфера-океан. “
Преди това учените не бяха сигурни колко време отне атмосферата ни да достигне текущия си баланс на азот и кислород, което е от съществено значение за живота, както го познаваме. По принцип мнението беше разделено между това да е нещо, което се е случило бързо или се е случило в течение на милиони години. Голяма част от това произтича от факта, че най-старите открити скални соли са датирани преди милиард години.
„Трудно беше да тестваме тези идеи, защото нямахме доказателства от тази епоха, които да ни кажат за състава на атмосферата“, каза Блатлер. Въпреки това, откривайки скални соли, които са на възраст приблизително 2 милиарда години, учените сега разполагат с доказателства, че трябва да поставят ограничение на ИП. Находката също беше много щастлива, като се има предвид, че такива проби от каменни соли са доста крехки.
Пробите, използвани за това изследване, съдържаха халит (който е химически идентичен на трапезната сол или натриев хлорид), както и други соли на калций, магнезий и калий - които се разтварят лесно с течение на времето. Пробата, получена в този случай, беше изключително добре запазена дълбоко в Земята. Като такива те са в състояние да предоставят на учените безценни улики за случилото се по времето на ИП.
Погледнато напред, това последно проучване вероятно ще доведе до нови модели, които обясняват какво се е случило след GOE, за да доведе до натрупване на кислороден газ в нашата атмосфера. Както Джон Хигинс, асистент по географски науки в Принстън, който предостави интерпретация на геохимичния анализ, обясни:
„Това е доста специален клас геоложки находища. Имаше много дебати дали Голямото окислително събитие, което е обвързано с увеличаване и намаляване на различни химически сигнали, представлява голяма промяна в производството на кислород или просто праг, който е прекрачен. Изводът е, че този документ предоставя доказателства, че оксигенацията на Земята през този период е включвала много производство на кислород ... Възможно е да са имали важни промени в циклите на обратна връзка по сушата или в океаните, или до голямо увеличение на производството на кислород чрез микроби, но така или иначе беше много по-драматично, отколкото разбирахме преди. “
Тези модели също могат да помогнат в лова за живот извън нашата Слънчева система. Разбирайки какво се е случило на нашата собствена планета преди милиарди години, за да я направим подходяща за живот, ще можем да забележим същите тези условия и процеси на други планети.
