Широко распространено мнение, что атмосфера Земли была богата кислородом на протяжении примерно 2,5 миллиардов лет из-за относительно быстрого увеличения количества микроорганизмов, способных к фотосинтезу. Исследователи, в том числе из Токийского университета, предлагают механизм, объясняющий предшествующие события, связанные с насыщением кислородом, или "вспышки", которые, возможно, открыли путь для этого процесса. Их выводы свидетельствуют о том, что вулканическая активность изменила условия настолько, что ускорила насыщение кислородом, а "вспышки" являются признаком этого процесса.

Вы когда-нибудь задумывались о том, какой воздух попадает в лёгкие?

В основном это инертный азот, а ценный кислород, от которого зависит наша жизнь, составляет всего 21%. Но так было не всегда; на самом деле, несколько массовых вымираний произошли в те времена, когда этот показатель резко изменился. И если вы копнёте достаточно глубоко, то обнаружите, что примерно 3 миллиарда лет назад кислорода почти не было. Так что же изменилось и как это произошло?

По мнению учёных, около 2,5 миллиардов лет назад произошло Великое событие оксигенации (GOE), которое, скорее всего, было вызвано распространением микроорганизмов, использующих благоприятные условия и не встречающих серьёзной конкуренции. Они, по сути, превратили богатую углекислым газом атмосферу в богатую кислородом, и вслед за этим появилась сложная жизнь, которой благоприятствовало это новое изобилие кислорода. Но, по-видимому, до GOE произошли некоторые предшествующие события оксигенации, которые могут указывать на точную природу и время изменений условий, необходимых для начала GOE.

Активность микроорганизмов в океане сыграла ключевую роль в эволюции атмосферного кислорода. Однако мы считаем, что это не привело бы к насыщению атмосферы кислородом сразу, потому что количество питательных веществ, таких как фосфаты, в океане в то время было ограничено, что сдерживало активность цианобактерий — группы бактерий, способных к фотосинтезу.

профессор Эйити Тадзика с факультета наук о Земле и планетах Токийского университета

Иностранный эксперт указал, что, вероятно, для насыщения океанов питательными веществами потребовались масштабные геологические события, в том числе рост континентов и, как мы предполагаем в нашей статье, интенсивная вулканическая активность, которая, как мы знаем, имела место". Тадзика и его команда использовали численную модель для имитации ключевых аспектов биологических, геологических и химических изменений в позднем архейском эоне (3,0–2,5 миллиарда лет назад) геологической истории Земли. Они обнаружили, что крупномасштабная вулканическая активность увеличивала содержание углекислого газа в атмосфере, тем самым нагревая климат и повышая содержание питательных веществ в океане, что, в свою очередь, питало морскую флору и фауну, которая, в свою очередь, временно увеличивала содержание кислорода в атмосфере. Однако повышение содержания кислорода было не очень стабильным и происходило рывками, которые теперь известны как "вспышки".

Понимание этих процессов имеет решающее значение для определения времени появления фотосинтезирующих микроорганизмов. О них можно судить по концентрациям элементов, чувствительных к уровню кислорода в атмосфере, в геологической летописи.

Ясуто Ватанабэ, приглашенный эксперт

Специалист заметил, что самой сложной задачей было разработать численную модель, которая могла бы имитировать сложное динамическое поведение биогеохимических циклов в условиях позднего архейского периода. Мы опирались на наш общий опыт использования подобных моделей в других случаях и для других целей, совершенствуя и объединяя различные компоненты для моделирования динамического поведения системы Земли в позднем архейском периоде после вулканических извержений".

Более 800 лет назад русский мальчик по имени Онфим нарисовал себя на своей школьной работе из-за скуки на уроке.

Фото: ©2025 Watanabe et al. CC-BY-ND