Условия, подходящие для поддержания сложной жизни, могли развиться в океанах Земли, а затем исчезнуть - более чем за миллиард лет до того, как жизнь действительно закрепилась, показало новое исследование, проведенное под руководством Вашингтонского университета..
Выводы, основанные на использовании элемента селена в качестве инструмента для измерения кислорода в далеком прошлом, могут также помочь в поиске признаков жизни за пределами Земли.
В статье, опубликованной 18 января в Proceedings of the National Academy of Sciences, ведущий автор Майкл Кипп, докторант Университета Вашингтона в области наук о Земле и космосе, проанализировал изотопные соотношения элемента селена в осадочных породах для измерения наличие кислорода в атмосфере Земли между 2 и 2.4 миллиарда лет назад.
Соавторы Киппа UW - бывший постдокторант по наукам о Земле и космосе Ева Штюкен - ныне преподаватель Университета Сент-Эндрюс в Шотландии - и профессор Роджер Бьюик, который также является преподавателем астробиологической программы UW. Другой их соавтор - Андрей Беккер из Калифорнийского университета в Риверсайде, чью первоначальную гипотезу эта работа помогает подтвердить, говорят исследователи.
«Есть ископаемые свидетельства существования сложных клеток, возраст которых может составлять 1 ¾ миллиарда лет», - сказал Бьюик. «Но самая старая окаменелость не обязательно является самой старой из когда-либо существовавших, потому что шансы сохраниться как окаменелость довольно малы.
«Это исследование показывает, что в окружающей среде было достаточно кислорода, чтобы сложные клетки могли эволюционировать и стать экологически важными до того, как появились окаменелости». Он добавил: «Это не значит, что они это сделали, но могли бы."
Кипп и Штюкен узнали об этом, проанализировав следы селена в кусках осадочного сланца в определенные периоды времени с помощью масс-спектрометрии в лаборатории изотопной геохимии UW, чтобы выяснить, изменился ли селен в присутствии кислорода или окислился. Затем окисленные соединения селена могут восстанавливаться, вызывая сдвиг в изотопных соотношениях, который регистрируется в горных породах. Обилие селена также увеличивается в горных породах, когда присутствует много кислорода.
Buick сказал, что ранее считалось, что кислород на Земле имел историю «отсутствия, затем немного, потом много. Но сейчас это выглядит так, что был период в четверть миллиарда лет или около того». где кислород поднялся довольно высоко, а затем снова опустился."
Стойкость кислорода в течение длительного периода времени является важным фактором, подчеркнул Кипп: «В то время как до и после, возможно, существовали переходные среды, которые могли время от времени поддерживать эти организмы, чтобы заставить их развиваться и играть существенную роль. экосистемы, вам нужен кислород, чтобы сохраняться в течение длительного времени."
Стюкен сказал, что такое увеличение содержания кислорода предполагалось ранее, но было неясно, насколько оно широко распространено. Это исследование создает более ясную картину того, как выглядело это «выбросы» кислорода: «Он был умеренно значительным в атмосфере и на поверхности океана, но совсем не в глубинах океана».
Что заставило уровень кислорода взлететь таким образом, но так же резко рухнуть?
«Это вопрос на миллион долларов», - сказал Штюкен. «Неизвестно, почему это произошло и чем закончилось».
«Это беспрецедентный период в истории Земли», - сказал Бьюик. «Если вы посмотрите на запись изотопов селена во времени, это уникальный интервал. Если вы посмотрите до и после, все будет по-другому».
Использование селена, названного в честь греческого слова «луна», в качестве эффективного инструмента для исследования уровня кислорода в глубоком прошлом также может быть полезным в поисках кислорода - и, возможно, жизни - за пределами Земли, считают исследователи..
Будущие поколения космических телескопов, отмечают они, дадут астрономам информацию о составе атмосферы далеких планет. Некоторые из них могут быть размером примерно с Землю и потенциально содержать заметное количество атмосферного кислорода.
Распознавание интервала в далеком прошлом Земли, который, возможно, имел уровень кислорода, близкий к современному, но сильно различался по биологическим обитателям, может означать, что дистанционное обнаружение мира, богатого кислородом, не обязательно является доказательством сложной биосфера», - сказал Кипп.
Бьюик пришел к выводу: «Это новый способ измерения кислорода в историческом прошлом планеты, чтобы увидеть, могла ли сложная жизнь развиться там и существовать достаточно долго, чтобы эволюционировать в разумные существа».