Кредит зображення: NASA
Оскільки два греблі шукають Марс за ознаками води та попередниками життя, геохіміки виявили докази того, що стародавні океани Землі сильно відрізнялися від сучасних. У дослідженні, опублікованому в тижневому випуску журналу Science, наводяться нові дані, які показують, що земляні океани Землі містять менше кисню, ніж сьогодні, і могли бути майже позбавлені кисню на мільярд років довше, ніж вважалося раніше. Ці висновки можуть допомогти пояснити, чому складне життя ледве склалося протягом мільярдів років після його виникнення.
Вчені, що фінансуються Національним науковим фондом (NSF) та приєднані до Університету Рочестера, запровадили новий метод, який розкриває, як міг змінитися кисень океану в усьому світі. Більшість геологів сходяться на думці, що майже 2 мільярди років тому в Світовому океані практично не було розчиненого кисню, і що вони були багатими киснем протягом більшості останніх півмільярдів років. Але завжди існувала загадка про період між ними.
Геохіміки розробили способи виявлення ознак давнього кисню в окремих районах, але не в океанах Землі в цілому. Однак метод команди може бути екстраполірований, щоб зрозуміти природу всіх океанів у всьому світі.
"Це найкращі прямі докази того, що в світовому океані було менше кисню за той час", - каже Гейл Арнольд, доктор наук про Землю та природокористування в Університеті Рочестера та провідний автор дослідницької роботи.
Додає Енрікета Баррера, керівник програми відділу наук про землю ННФ, "Це дослідження засноване на новому підході, застосуванні ізотопів молібдену, який дозволяє вченим з’ясувати глобальні збурення в океанських середовищах. Ці ізотопи відкривають нові двері для вивчення аноксичних океанських умов часом через геологічні записи ».
Арнольд досліджував скелі з півночі Австралії, які були на дні океану понад мільярд років тому, використовуючи новий метод, розроблений нею та співавторами Джейн Барлінг та Аріель Анбар. Попередні дослідники пробурили кілька метрів у скелі і випробували її хімічний склад, підтвердивши, що вона зберігала оригінальну інформацію про безпечний океан. Учасники команди принесли ці скелі до своїх лабораторій, де вони використовували щойно розроблену технологію - називається множинним колектором, індуктивно зв'язаним мас-спектрометром плазми - для дослідження ізотопів молібдену в скелях.
Елемент молібден надходить в океани через річковий стік, розчиняється в морській воді і може залишатися розчиненим протягом сотень тисяч років. Затримуючись у розчині так довго, молібден добре змішується в усьому Світовому океані, що робить його відмінним глобальним показником. Потім він видаляється з Світового океану у два види опадів на морському дні: ті, що лежать під водою, багаті киснем і такі, які не мають кисню.
Працюючи з співавтором Тімоті Лайонсом з Міссуріського університету, команда Рочестера вивчила зразки сучасного морського дна, включаючи рідкісні місця, які сьогодні бідні киснем. Вони дізналися, що хімічна поведінка ізотопів молібдену в опадах різна в залежності від кількості кисню у надводних водах. Як результат, хімія ізотопів молібдену у світових океанах залежить від того, наскільки морська вода бідна киснем. Вони також встановили, що молібден у певних видах гірських порід записує цю інформацію про стародавні океани. Порівняно з сучасними зразками, вимірювання хімії молібдену в скелях з Австралії вказують на океани зі значно меншим вмістом кисню.
На скільки менше кисню - питання. Світ, наповнений аноксичними океанами, може мати серйозні наслідки для еволюції. Еукаріоти - це клітини, що складають усі організми, крім бактерій, з'являються в геологічних записах ще 2,7 мільярда років тому. Але еукаріоти з багатьма клітинами - предками рослин і тварин - з'явилися до півтора мільярдів років тому, приблизно в той час, коли Світовий океан збагатився киснем. Разом із палеонтологом Ендрю Кноллом з Гарвардського університету Анбар раніше висунув гіпотезу про те, що тривалий період аноксичного океану може бути ключем до того, чому складніші еукаріоти ледве видобувають собі життя, поки процвітають їхні плодовиті кузери бактерій. Дослідження Арнольда є важливим кроком для перевірки цієї гіпотези.
"Чудово, що ми знаємо так мало про історію океанів власної планети", - каже Анбар. «Чи було в океанах кисень чи ні, це чітке хімічне питання, на яке, на вашу думку, було б легко відповісти. Це показує, наскільки важко дражнити інформацію з рок-запису і скільки ще є нас, щоб дізнатися про наше походження. "
Наступним кроком є з'ясування того, скільки менше кисню було в Світовому океані. Вчені планують продовжити вивчення хімії молібдену, щоб відповісти на це питання, підтримуючи NSF та NASA, агенції, які підтримали початкову роботу. Інформація не тільки пролиє світло на нашу еволюцію, але може допомогти нам зрозуміти умови, які нам слід шукати, шукаючи життя за межами Землі.
Оригінальне джерело: Новини NSF
