Ученые опровергли теорию о «дуновениях» кислорода до кислородной революции

В 2007 году ученые выяснили, что еще до кислородной революции на Земле случались так называемые «дуновения» кислорода, когда содержание этого газа в атмосфере значительно подскакивало. Однако теперь американские исследователи доказали, что в старых работах была допущена ошибка. Использование альтернативных методов показало, что никаких «дуновений» не случалось, и содержание кислорода оставалось крайне низким до кислородной революции. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Когда Земля только сформировалась, в ее атмосфере практически не было кислорода. Основу ее составляли углекислый газ, сероводород, аммиак, метан. Однако сегодня состав атмосферы серьезно изменился. Ученые десятилетиями спорят, почему и когда это случилось, в частности, когда кислород стал одним из главных элементов в атмосфере.

В итоге ученые пришли к идее кислородной катастрофы, или кислородной революции (Great Oxidation Event). Концепция подразумевает резкий рост содержания кислорода в атмосфере примерно 2,45 млрд лет назад. Кислородная катастрофа открыла новые возможности для живых существ. Аэробные сообщества вытеснили анаэробные, начали расти более сложные клетки.

Концепция кислородной катастрофы предполагает, что до события свободного кислорода в атмосфере Земли не было. Однако в последнее время ученые сомневаются в этом. Дваисследования 2007 года показали, что еще до глобального события кислород проявлялся в атмосфере в свободном виде. Эти случаи ученые назвали «дуновениями» (whiffs). Исследования, которые показали случаи «дуновений», опирались на данные об окислении и восстановлении молибдена и серы. Эти элементы используются для обнаружения атмосферного кислорода.

«Когда десять лет назад появились результаты, они были поразительными. Результаты, казалось, противоречили многочисленным свидетельствам других геологических индикаторов, которые выступали против наличия свободного кислорода кислородной катастрофы», —рассказал Джозеф Киршвинк, профессор геобиологии в Калифорнийском технологическом институте, член Института наук о Земле и жизни Токийского технологического института.

На основе сведений о «дуновениях», полученных в 2007 году, ряд ученых начали свои работы. Однако не все исследователи согласились с выводами авторов той работы. Ученые из Калифорнийского университета начали свою работы в 2009 году, и теперь смогли опровергнуть факт «дуновения».

В 2007 году ученые использовали химический анализ порошкообразных образцов, взятых из сланцев Маунт МакРэй. Авторы новой работы вместо этого обратились к ряду других методов с высоким разрешением. Они записали изображения керна на планшетный оптический сканер. На основе этих данных они собрали еще ряд образцов. Затем ученые анализировали образцы. Они использовали ряд подходов, в том числе рентгеновскую флуоресцентную спектроскопию на основе синхротрона. Это позволило исследователям лучше понять геологию и химию образцов.

Ученые пришли к выводу, что сланцы образовались из органического углерода и вулканической пыли. В молибдене образовывались трещины, которые стали входными воротами для различных потоков воздуха. Эти потоки и несли сигналы окисления через сотни миллионов лет после образования горных пород.

Соответственно, молибден возник не в результате кислородного выветривания горных пород, как предполагали более ранние исследования. Следовательно, его наличие не может быть доказательством «дуновений». Это ставит под сомнение целый ряд исследований и теорий. Кроме того, в ходе работы авторы также подтвердили, что уровень атмосферного кислорода до кислородной революции был очень низким.

«Без “дуновения” кислорода, о котором сообщила серия более ранних исследований, научное сообщество должно критически пересмотреть свое понимание первой половины истории Земли», - прокомментировала Сара Слотник из департамента наук о Земле Дармутского колледжа и первый автор исследования.