Низкий уровень атмосферного кислорода в средние века на Земле сдерживал эволюцию на 2 миллиарда лет, поднимая новые вопросы о происхождении жизни на этой планете.
Новое исследование Университета Эксетера объясняет, как кислород задерживается при таких низких уровнях.
Профессор Тим Лентон и доктор Стюарт Дейнс с географического факультета Университета Эксетера создали компьютерную модель, чтобы объяснить, как кислород стабилизировался на низких уровнях и не мог подняться дальше, несмотря на то, что кислород уже производился в ходе раннего фотосинтеза. Их исследование помогает объяснить, почему «великое событие окисления», в результате которого кислород попал в атмосферу около 2,4 миллиарда лет назад, не привело к современному уровню кислорода.
В своей статье, опубликованной в Nature Communications, регуляция содержания кислорода в атмосфере на низких уровнях протерозоя путем неполного окислительного выветривания осадочного органического углерода, ученые из Эксетерского университета объясняют, как органический материал - мертвые тела простых форм жизни - накапливался в земной коре. земные осадочные породы. После Великого окисления и когда тектоника плит вытолкнула эти отложения на поверхность, они впервые вступили в реакцию с кислородом в атмосфере.
Чем больше кислорода в атмосфере, тем быстрее он реагировал с этим органическим материалом, создавая регулирующий механизм, посредством которого кислород потреблялся отложениями с той же скоростью, с которой он производился.
Этот механизм сломался с появлением наземных растений и, как следствие, удвоением глобального фотосинтеза. Растущая концентрация кислорода в атмосфере в конечном итоге пересилила контроль над кислородом и означала, что он, наконец, может подняться до уровней, к которым мы привыкли сегодня.
Это помогло животным колонизировать землю, что в конечном итоге привело к эволюции человечества.
Модель предполагает, что уровень кислорода в атмосфере, вероятно, составлял около 10% от современного уровня в течение двух миллиардов лет после Великого события окисления, и не ниже 1% от уровня кислорода, который мы знаем сегодня.
Профессор Лентон сказал: «Этот период в истории Земли был чем-то вроде уловки 22. Невозможно было развить сложные формы жизни, потому что в атмосфере не хватало кислорода, и не было достаточно кислорода, потому что сложные растения не эволюционировали. Только когда появились наземные растения, мы увидели более значительное увеличение содержания кислорода в атмосфере.
История жизни на Земле тесно переплетена с физическими и химическими механизмами нашей планеты. Ясно, что жизнь сыграла глубокую роль в создании мира, к которому мы привыкли, и планета аналогичным образом повлияла траектория жизни. Я думаю, важно, чтобы люди признали чудо своего собственного существования и осознали, какая это удивительная планета».
Считается, что жизнь на Земле началась с появлением первых бактерий 3,8 миллиарда лет назад. Около 2,7 миллиарда лет назад в океанах развился первый фотосинтез, производящий кислород. Но только 600 миллионов лет назад в океане появились первые многоклеточные животные, такие как губки и медузы. К 470 миллионам лет назад на суше росли первые растения, а первые наземные животные, такие как многоножки, появились около 428 миллионов лет назад. Млекопитающие не приобрели экологической известности до тех пор, пока динозавры не вымерли 65 миллионов лет назад. Люди впервые появились на Земле 200 000 лет назад.