Дослідники давно замислюються над тим, чому кисень процвітав в атмосфері Землі, починаючи приблизно з 2,4 мільярда років.
Називав "великою подією окислення", перехід "незворотно змінив поверхневе середовище на Землі і в кінцевому підсумку зробив можливим передове життя", - сказав Домінік Папіно з геофізичної лабораторії інституту Карнегі.
Тепер Папіно є співавтором нового дослідження в журналі Природа, що розкриває нові підказки до таємниці у древніх осадових породах.
Дослідницька група під керівництвом Курта Конхаузера з Університету Альберти в Едмонтоні проаналізувала склад мікроелементів осадових порід, відомих як смугові залізні утворення, або BIF, з десятків різних місцевостей по всьому світу, починаючи від віку від 3800 до 550 мільйонів років. Залізні утворення заліза - це унікальні, закладені водою родовища, які часто зустрічаються в надзвичайно старих гірських прошарках, що утворилися перед атмосферою чи океанами, містять багато кисню. Як випливає з назви, вони виготовлені з чергування смуг заліза і силікатних мінералів.
Вони також містять незначну кількість нікелю та інших мікроелементів. І історія нікелю, вважають дослідники, може виявити таємницю походження сучасного життя.
Нікель існує в сучасних океанах у слідових кількостях, але в первісних океанах Землі був до 400 разів більшим. Мікроорганізми, що виробляють метан, називаються метаногенами, процвітають у таких середовищах, а метан, який вони потрапляють в атмосферу, може перешкодити накопиченню кисневого газу, який би вступив у реакцію з метаном, утворюючи вуглекислий газ і воду.
Падіння концентрації нікелю призвело б до «голоду нікелю» метаногенів, які покладаються на основу нікелю для основних метаболічних процесів. Водорості та інші організми, які виділяють кисень під час фотосинтезу, використовують різні ферменти, і тому менше голод нікелю не зазнав би. В результаті атмосферний метан знизився б, а умови для підвищення кисню були б створені.
Дослідники встановили, що рівень нікелю в BIF почав знижуватися приблизно на 2,7 мільярда років тому, а на 2,5 мільярда років тому - приблизно на половину його попереднього значення.
«Термін дуже добре підходить. Падіння нікелю могло б стати основою для Великої події окислення », - сказав Папіно. "І з того, що ми знаємо про живі метаногени, нижчий рівень нікелю суттєво знизить виробництво метану".
Щодо того, чому нікель впав в першу чергу, дослідники вказують на геологію. Під час більш ранніх етапів історії Землі, хоча її мантія була надзвичайно гарячою, лави від вивержень вулканів мали б відносно багато нікелю. Ерозія вимила б нікель у море, підтримуючи високий рівень. Але коли мантія охолола, а хімія лав змінилася, вулкани вивели менше нікелю, і менше знайшло б свій шлях до моря.
"Нікелевий зв'язок - це не те, що хтось раніше вважав", - сказав Папіно. "Це просто мікроелемент у морській воді, але наше дослідження показує, що воно могло мати величезний вплив на довкілля Землі та на історію життя".
Джерело: Інститут Карнегі для науки, через Eurekalert.
