Когда-то давно пересоленный водоем полностью высох, похоронив древних живых существ в кристаллах соли. Сотни миллионов лет спустя ученые раскололи их и исследовали, надеясь понять тайны жизни на нашей планете.
Каменная соль, скрывающая тайны
Более миллиарда лет назад, в неглубокой котловине на территории современного северного Онтарио, субтропическое озеро, похожее на современную Долину Смерти, испарилось под ласковым теплом солнца, оставив после себя кристаллы галита — каменной соли.
Это был мир, очень отличный от того, что мы знаем сегодня. Доминирующей формой жизни были бактерии. Красные водоросли только что появились на эволюционной сцене. Сложные многоклеточные организмы, такие как животные и растения, появились только 800 млн лет спустя.
Когда вода испарилась в рассол, часть ее осталась в крошечных полостях кристаллов, фактически застыв во времени. Эти заключенные жидкостные включения содержали пузырьки воздуха, подробно раскрывавшие состав ранней атмосферы Земли. Кристаллы были захоронены в осадке, фактически изолированные от остального мира в течение 1,4 млрд лет, и их тайны оставались неизвестными.
Раскрытие древних тайн атмосферы
Команда исследователей под руководством аспиранта Ренсселаерского политехнического института (RPI) Джастина Парка и под руководством профессора RPI Моргана Шаллера, доктора философии, проанализировала состав газов и жидкостей, заключенных в древних кристаллах галита из северной части Онтарио, эффективно расширив наши прямые данные. Результаты их исследований опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи давно знают, что жидкостные включения в кристаллах галита содержат образцы ранней атмосферы Земли. Но получение точных измерений из этих включений оказалось очень сложной задачей: они содержат как пузырьки воздуха, так и рассол, а газы, такие как кислород и углекислый газ, ведут себя в воде иначе, чем в воздухе.
Исследователи пытались скорректировать эти отличия, чтобы получить точные показатели газов, на самом деле присутствовавших в древних атмосферах. Парк смог решить эту проблему, отчасти благодаря специальному оборудованию, созданному в лаборатории его научного руководителя Шаллера. Исследователи применили эти методы, чтобы понять атмосферу мезопротерозойской эры.
Ученые заявляют, что подобные измерения углекислого газа никогда раньше не производились. Образцы древнего воздуха позволяют заглянуть в эту эпоху истории Земли с новой точностью.
Новые данные о составе атмосферы и климате древней Земли
Данные показывают, что атмосфера мезопротерозоя содержала 3,7 % кислорода от современного уровня, что является удивительно высоким показателем, достаточным для поддержания сложной многоклеточной животной жизни, которая появилась лишь спустя сотни миллионов лет.
В то же время содержание углекислого газа было в десять раз выше современного — достаточного, чтобы противодействовать «слабому молодому солнцу» и создать климатические условия, похожие на современные.
Естественно возникает вопрос: если кислорода было достаточно для поддержания жизни животных, то почему эволюция заняла так много времени?
Парк подчеркивает, что образец отображает только мгновенный снимок геологического времени. «Это может отражать краткий, временный случай оксигенации в этой долгой эпохе, которую геологи в шутку называют «скучным миллиардом», — сказал он. Это была эпоха в истории Земли, характеризовавшаяся низким уровнем кислорода, всеобщей стабильностью атмосферы и геологии и незначительными эволюционными изменениями.
«Несмотря на свое название, наличие прямых данных наблюдений за этим периодом чрезвычайно важно, поскольку помогает нам лучше понять, как на планете возникла сложная жизнь и как наша атмосфера стала такой, какова она сегодня», — сказал Парк.
Кислород и красные водоросли
Предыдущие косвенные оценки содержания углекислого газа в этот период указывали на более низкие уровни, что противоречит другим наблюдениям, показывающим, что в мезопротерозойской эре не было значительных ледников. Прямые измерения высокого уровня углекислого газа, проведенные командой, в сочетании с оценками температуры, полученными из самой соли, свидетельствуют о том, что климат мезопротерозойской эры был более мягким, чем считалось ранее.
Шаллер отмечает, что красные водоросли появились именно в этот период в истории Земли и что они остаются важным фактором, способствующим глобальному производству кислорода сегодня. Относительно высокий уровень кислорода может являться прямым следствием увеличения количества и сложности водорослей.
По материалам phys.org
