Нове дослідження пропонує чіткішу картину історії кисню в атмосфері Землі протягом останніх 3,5 мільярдів років, вказуючи на те, що поступове підвищення рівня цього газу було в основному пов'язане з розширенням життя на планеті. У свою чергу, геологічні процеси, пов'язані з рухом тектонічних плит, відіграли роль у виникненні періодичних коливань цих рівнів протягом тривалого геологічного часу.
Тектонічні плити — це величезні частини земної кори, які повільно рухаються над мантією всередині Землі, що призводить до переміщення континентів і їхнього злиття в одну гігантську континентальну масу, а потім їхнього знову розділення протягом мільйонів років.
Деталі дослідження
Дослідження, опубліковане 16 березня у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), спиралося на поєднання технологій машинного навчання з аналізом хімічного складу стародавнього мінералу, збереженого в осадових породах. Це поєднання дозволило дослідникам точно відтворити історію кисню в атмосфері з вищою часовою точністю, ніж це було можливо в попередніх дослідженнях.
Кисень є одним із найважливіших елементів, які сформували історію життя на Землі. Перед накопиченням його у великих кількостях в атмосфері життя в основному обмежувалося простими мікроскопічними організмами, здатними жити в середовищах, практично позбавлених кисню. З підвищенням рівня цього газу відбувся значний зсув у хімії планети, що проклало шлях для розповсюдження багатоклітинних організмів.
Контекст та фон
Незважаючи на важливість цього етапу в історії Землі, вчені стикалися з труднощами у визначенні того, як і коли підвищувалися рівні кисню протягом геологічної історії. Це пов'язано з тим, що геохімічні записи, які зберігають сліди цих змін, обмежені та розкидані в стародавніх породах, як пояснив головний автор дослідження, Джин Джі Ганг, доцент кафедри наук про Землю в Китайському університеті наук про Землю.
Щоб подолати цю проблему, дослідники зосередилися на мінералі, відомому як пірит, який утворюється в стародавніх морських середовищах. Він відрізняється своїм блискучим золотистим кольором і зберігає невеликі кількості хімічних елементів, відомих як рідкісні елементи, які містять важливу інформацію про хімічні умови океанів і атмосфери в час, коли мінерал формувався.
Вплив та наслідки
Результати дослідження показали, що рівень кисню в атмосфері поступово підвищувався протягом тривалого геологічного часу, що відомо як поступове оксигенування Землі. Дослідники пов'язують цю тенденцію з розширенням біомаси на планеті, особливо з поширенням організмів, здатних до фотосинтезу.
Протягом цього процесу деякі мікроорганізми, такі як синьо-зелені водорості, використовують сонячне світло для перетворення вуглекислого газу та води на органічні речовини, вивільняючи кисень як побічний продукт. Зі збільшенням чисельності цих організмів зростає виробництво кисню та його накопичення в атмосфері, що призводить до значних екологічних змін, які дозволили поширенню більш складних форм життя.
Вплив на арабський регіон
Це дослідження має особливе значення для арабського регіону, де багато країн стикаються з екологічними викликами, пов'язаними зі зміною клімату та природними ресурсами. Розуміння історії кисню та його змін може допомогти в розробці ефективних стратегій адаптації до сучасних екологічних змін.
На завершення, це дослідження змінює наше розуміння історії планети Земля, підкреслюючи складний зв'язок між життям та геологічними процесами у формуванні атмосфери, в якій ми живемо сьогодні.