На протяжении большей части своих первых двух миллиардов лет Земля была совсем другим местом: кислорода было мало, правила микробная жизнь, а солнце было значительно тусклее, чем сегодня. Тем не менее, каменная летопись показывает, что обширные моря покрывали большую часть ранней Земли под тусклым молодым солнцем.
Ученые долго спорили, что удерживает эти моря от замерзания. Популярная теория состоит в том, что сильнодействующие газы, такие как метан, обладающие во много раз большей согревающей способностью, чем углекислый газ, создавали более плотную атмосферу парниковых газов, чем требуется для поддержания жидкой воды сегодня.
В отсутствие кислорода железо накапливалось в древних океанах. При правильных химических и биологических процессах это железо ржавело из морской воды и много раз вращалось по сложной петле или «железному колесу». Некоторые микробы могли «дышать» этой ржавчиной, чтобы превзойти других, например тех, которые производят метан. Когда ржавчины было много, «железный занавес» мог подавлять выбросы метана.
«Предки современных метанообразующих и дышащих ржавчиной микробов, возможно, долгое время боролись за господство в средах обитания, в значительной степени определяемых химией железа», - сказал Маркус Брей, доктор биологических наук. кандидат в лаборатории Дженнифер Гласс, доцент Школы наук о Земле и атмосфере Технологического института Джорджии и главный исследователь исследования, финансируемого Программой экзобиологии и эволюционной биологии НАСА. Об исследовании сообщается в журнале Geobiology 17 апреля 2017 года.
Используя грязь, извлеченную со дна тропического озера, исследователи из Технологического института Джорджии получили новое представление о том, как древние микробы производили метан, несмотря на существование «железного занавеса».
Соавтор Шон Кроу, доцент Университета Британской Колумбии, собрал грязь из глубин озера Матано в Индонезии, бескислородной богатой железом экосистемы, которая уникальным образом имитирует ранние океаны. Брей поместил грязь в крошечные инкубаторы, имитирующие ранние земные условия, и отслеживал микробное разнообразие и выбросы метана в течение 500 дней. При добавлении ржавчины образовалось минимальное количество метана; без ржавчины микробы продолжали производить метан путем многократного разбавления.
Экстраполируя эти результаты в прошлое, команда пришла к выводу, что производство метана могло сохраняться в свободных от ржавчины участках древних морей. В отличие от сегодняшних хорошо аэрируемых океанов, где большая часть природного газа, добываемого на морском дне, потребляется до того, как достигнет поверхности, большая часть этого древнего метана ушла бы в атмосферу, чтобы улавливать тепло раннего солнца.