Эти дуновения кислорода, вероятно, произошли в следующие 100 миллионов лет, изменяя уровни кислорода в атмосфере Земли до тех пор, пока не накопилось достаточно, чтобы создать постоянно насыщенную кислородом атмосферу около 2,4 миллиарда лет назад — переход, широко известный как Великое событие окисления.«Начало оксигенации поверхности Земли, вероятно, было сложным процессом, характеризовавшимся множественными вдыханиями кислорода до тех пор, пока не был преодолен переломный момент», — сказал Брайан Кендалл, профессор наук о Земле и окружающей среде в Университете Ватерлоо. «До сих пор мы не могли сказать, были ли концентрации кислорода 2,5 миллиарда лет назад стабильными или нет.
Эти новые данные дают гораздо более убедительный ответ на этот вопрос».Результаты представлены в статье, опубликованной в этом месяце в журнале Science Advances, исследователями из Ватерлоо, Университета Альберты, Университета штата Аризона, Калифорнийского университета в Риверсайде и Технологического института Джорджии. Команда представляет новые изотопные данные, показывающие, что всплеск производства кислорода фотосинтезирующими цианобактериями временно увеличил концентрацию кислорода в атмосфере Земли.«Один из вопросов, который мы задаем:« привела ли эволюция фотосинтеза непосредственно к богатой кислородом атмосфере?
Или переход к сегодняшнему миру происходил урывками? » сказал профессор Ариэль Анбар из Университета штата Аризона. «Как и почему на Земле образовалась насыщенная кислородом атмосфера — одна из самых глубоких загадок в понимании истории нашей планеты».Новые данные подтверждают гипотезу, предложенную Анбаром и его командой в 2007 году. В Западной Австралии они нашли предварительные доказательства этих запахов кислорода в черных сланцах, отложившихся на морском дне древнего океана.
Черные сланцы содержали высокие концентрации элементов молибдена и рения задолго до Великого окислительного события.Эти элементы содержатся в сульфидных минералах наземного происхождения, которые особенно чувствительны к присутствию атмосферного кислорода.
Как только эти минералы вступают в реакцию с кислородом, молибден и рений попадают в реки и в конечном итоге осаждаются на морском дне.В новой статье исследователи проанализировали те же черные сланцы на относительное содержание дополнительного элемента: осмия. Подобно молибдену и рению, осмий также присутствует в континентальных сульфидных минералах. Соотношение двух изотопов осмия — 187Os к 188Os — может сказать нам, был ли источником осмия континентальные сульфидные минералы или подводные вулканы в глубоком океане.
Доказательства наличия изотопа осмия, обнаруженные в черных сланцах, коррелируют с более сильным выветриванием континентов в результате присутствия кислорода в атмосфере. Для сравнения, несколько более молодые отложения с более низкими концентрациями молибдена и рения имели изотоп осмия, свидетельствующий о меньшем поступлении с континента, что указывало на то, что кислород в атмосфере исчез.
Среди авторов статьи также профессор Роберт Кризер из Университета Альберты, профессор Тимоти Лайонс из Калифорнийского университета в Риверсайде и профессор Крис Рейнхард из Технологического института Джорджии.