Что напрямую повлияло на оксигенацию атмосферы планеты? Ученые нашли ответ

Группа исследователей из Германии и США обнаружила, что постепенное замедление вращения Земли, вызванное притяжением Луны, напрямую влияет на насыщение кислородом атмосферы планеты.

«Существует фундаментальная связь между продолжительностью дня и количеством кислорода, выделяемого микробами, живущими на Земле», — показали специалисты, связав предназначение мельчайших субъектов жизни — молекул — с движением космических гигантов, таких как Земля и Луна. Результаты исследования были опубликованы в пятницу изданием Science Alert.

Группа исследователей из Германии и США обнаружила удивительную связь между скоростью вращения Земли и насыщением атмосферы кислородом. Одним из извечных вопросов в науках о Земле является вопрос о том, как и когда в нашей атмосфере появился кислород. Микробиолог Грегори Дик из Мичиганского университета и его команда определили, что скорость вращения Земли, то есть продолжительность дня, играет важную роль в этом процессе: «Наше исследование показывает, что скорость вращения Земли — другими словами, продолжительность дня — могла оказывать важное влияние на характер и время оксигенации Земли».

Вращение Земли постепенно замедляется из-за гравитационного притяжения Луны — нашего спутника, который медленно удаляется от планеты, на которой мы живем. Неожиданно это явление повлияло на выработку кислорода цианобактериями, так называемыми сине-зелеными водорослями, одной из древнейших форм жизни на Земле, ответственной за эволюцию атмосферы, которая позволила появиться жизни в том виде, в котором мы ее знаем.

Связь между продолжительностью дня и оксигенацией атмосферы

Анализ ископаемых показал, что 1,4 миллиарда лет назад сутки длились всего 18 часов, а 70 миллионов лет назад они были на полчаса короче, чем сегодня. Исследователи полагают, что данные свидетельствуют о том, что продолжительность суток увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды за столетие, и что это медленное изменение может быть связано со временем насыщения атмосферы кислородом.

Группа специалистов изучила микробные маты на дне озера Гурон, предположительно похожие на древние цианобактерии, и продемонстрировала, что выработка кислорода цианобактериями ограничена коротким периодом времени в течение дня из-за конкуренции с другими микробами и более медленного биологического ритма утром. Это навело экспертов на мысль, что продолжительность дня была важным фактором, когда содержание кислорода в атмосфере начало значительно увеличиваться: «Возможно, что аналогичный тип конкуренции между микробами способствовал задержке производства кислорода на ранней Земле», — пояснила немецкий исследователь Джудит Клатт, объяснив загадку: несмотря на то, что сине-зеленых водорослей было достаточно, насыщение атмосферы планеты кислородом раньше не происходило.

Удивительная взаимосвязь между молекулярной динамикой и танцем нашей планеты и ее Луны

Эта задержка стала ключом к пониманию связи с продолжительностью дня. Поскольку в прошлом дни были короче, эффективный период фотосинтеза и выработки кислорода был весьма ограничен. Таким образом, ритм продолжительности дня напрямую влиял на общее количество кислорода, выделяемого в атмосферу.

Объединив законы физики, команда продемонстрировала, что продолжительность дня, контролируемая движением Земли и Луны, является основополагающим фактором в эволюции атмосферы и возможности возникновения сложной жизни: «Мы объединили законы физики, которые действуют в совершенно разных масштабах, от молекулярной диффузии до планетарной механики, и показали, что существует фундаментальная связь между продолжительностью дня и количеством кислорода, которое могут выделять микробы, живущие на суше», — пояснил Арджун Ченну, эксперт из Центра тропических морских исследований имени Лейбница. «Это довольно увлекательно. Таким образом, мы связываем танец молекул в микробном мате с танцем нашей планеты и ее Луны».