Новая модель объясняет, почему в атмосфере Земли так медленно накапливался кислород

На раннем этапе свободный кислород, производимый цианобактериями (на фото), быстро связывался железом и водородом (изображение с сайта www.star.ucl.ac.uk)

Ученый мир никак не может построить приемлемую модель, объясняющую значительный разрыв между появлением бактерий, производящих свободный кислород, и накоплением заметных объемов свободного кислорода в атмосфере Земли, имевшим место примерно 2,4 млрд лет назад. Американские ученые, кажется, смогли предложить правдоподобную гипотезу.

По мнению ученых из Вашингтонского университета, с момента появления бактерий, способных производить свободный кислород с помощью фотосинтеза, до момента, когда накопленный свободный кислород стал преобладать в атмосфере Земли, прошло не менее 300 миллионов лет. Новая теория объясняет, почему так получилось.

Кислород, как известно, появился на Земле благодаря цианобактериям (их раньше называли синезелеными водорослями) — водным микроорганизмам, живущим за счет фотосинтеза. Эти бактерии углекислый газ и воду превращают в углеводы и свободный кислород. Однако в течение первого времени подавляющая часть производимого бактериями кислорода связывалась химическими элементами, выбрасываемыми в атмосферу в результате бурной вулканической активности Земли, а также вступала в реакцию с железом, «импортированным» планетой в ходе интенсивных метеоритных бомбардировок, образуя ржавчину.

По мере того, как господствовавший в атмосфере метан разлагался ультрафиолетовым излучением Солнца, высвободившийся в ходе реакции водород покидал атмосферу и улетал в космос. Снижение доли водорода в атмосфере ускорило процесс окисления кислородом железа и других веществ, входящих в состав коры, привело к образованию скалистых пород и позволило в итоге значительно снизить выделение водорода земной корой и снизить темпы образования новых объемов метана.

По мнению аспиранта кафедры астрономии и астробиологии Вашингтонского университета Марка Клэра (Mark Claire), именно «железный» и «водородный» факторы сыграли решающую роль в наступлении «кислородной эры». Согласно построенным американскими учеными моделям, увеличение или уменьшение всего в пять раз железной составляющей земной коры могло отсрочить или, напротив, приблизить наступление этой эпохи на миллиард лет, сообщается в пресс-релизе Вашингтонского университета. Соответственно, можно предположить, что причиной неработоспособности ранее применяемых для расчета времени накопления свободного кислорода моделей стала ошибка в определении исходных данных, касающихся присутствия железа в коре и на поверхности планеты.