Исследователь из Колледжа искусств и наук поделился свежим взглядом на «Великое событие окисления» (GOE), когда кислород впервые появился в атмосфере Земли более 2,3 миллиарда лет назад.
Кристофер Джуниум, доцент кафедры наук о Земле, является частью группы исследователей под руководством Обри Зеркла, биогеохимика из Университета Сент-Эндрюс в Шотландии, которая обнаружила доказательства взаимодействия между азотом и кислородом в древние камни из Южной Африки. Открытие не только проливает свет на то, как жизнь развивалась вместе с изменениями в химическом составе земной поверхности, но и заполняет пробел в 400 миллионов лет в геохимических записях.
Их выводы стали предметом большой статьи в журнале Nature.
«Мы впервые зафиксировали реакцию азотного цикла на этот важный переход в среде на поверхности Земли», - говорит Юниум, указывая на то, что глобальное насыщение кислородом не было мгновенным событием, как следует из названия. предполагает, но растянулось на сотни миллионов лет. «Существуют определенные аспекты азотного цикла, делающие его очень чувствительным к присутствию кислорода».
Ученые давно подозревали, что определенные видимые сигналы сопровождали GOE в геохимических записях; однако во многих записях есть пробелы. «Понимание круговорота азота в истории Земли важно, потому что он контролирует глобальную первичную продуктивность, которая, в свою очередь, регулирует климат, выветривание и количество кислорода на поверхности Земли», - говорит Джуниум, геохимик, занимающийся осадконакоплением и органикой.
Работая с кернами осадочных пород из южноафриканского города Донкерхук, Юниум и его коллеги использовали анализ стабильных изотопов азота для регистрации условий окружающей среды во время GOE. Они обнаружили, что первое появление широкого распространения нитратов совпало с первоначальным появлением кислорода в атмосфере.
Расчетная концентрация кислорода в атмосфере Земли в докембрийскую эру (от 4,56 до 0,541 миллиарда лет). Юниум говорит, что во время GOE концентрация кислорода в атмосфере увеличилась на целых четыре порядка, что близко к современному уровню или превышает его..
Преобладающее мнение состоит в том, что такое слияние событий должно было вызвать быстрое разнообразие сложных организмов, зависящих от атмосферного кислорода. Вместо этого прошло более миллиарда лет, прежде чем уровень кислорода стал достаточно высоким для эволюции сложных эукариот (то есть клеток или организмов со сложными структурными характеристиками). Почему задержка?
«Этот вопрос по-прежнему вызывает большой интерес у геохимического сообщества, вопрос, на который мы активно ищем ответ», - добавляет Юниум.
Часть ответа может заключаться в другом исследовании, в котором изучались следы элемента селена в осадочных сланцах, что позволило выявить количество кислорода в атмосфере Земли примерно 2 миллиарда лет назад.
«Было четверть миллиарда лет или около того, в течение которых уровень кислорода на Земле был высоким, а затем снова опускался», - говорит Юниум, цитируя недавнюю статью, в соавторстве с Евой Стукен, научным сотрудником университета. в Сент-Эндрюс. «Цикл селена был нарушен таким образом, что кислорода было достаточно для образования нитратов и, возможно, для поддержания сложной жизни».
Церкле говорит, что катастрофические потрясения дают критическое представление о том, как биосфера реагирует на изменения в окружающей среде. «Понимание того, как жизнь на этой планете реагировала на геохимические изменения в прошлом, может помочь нам предсказать реакцию на будущие изменения, включая потепление климата Земли», - говорит она.«Это также помогает нам искать обитаемые планеты в других солнечных системах».
Неотъемлемый элемент всех живых организмов, азот отвечает за образование белков, аминокислот, ДНК и РНК. На его долю также приходится 80 процентов атмосферы Земли.