Несколько миллиардов лет назад океаны Земли были не голубыми, как это часто бывает сегодня, а зелеными. Эта гипотеза, подтвержденная исследованием, проведенным группой японских ученых и опубликованным в журнале Nature Ecology & Evolution, основана на сложном цифровом моделировании. Воссоздав условия окружающей среды того времени, ученые обнаружили, что огромные водные просторы нашей планеты имели этот уникальный оттенок зеленого. Это открытие проливает новый свет на химическую и биологическую историю первобытной Земли.
Почему океаны были зелеными?
Чтобы понять эту трансформацию, нам нужно вернуться в то время, когда состав атмосферы и океанов кардинально отличался от сегодняшнего. В то время атмосфера была богата водяным паром и углекислым газом, что делало ее чрезвычайно кислой. Эта кислотность вызывала быструю эрозию суши, вымывая в моря большое количество железа.
Это растворенное железо в сочетании со специфическими химическими условиями океанов вызвало реакции, которые изменили цвет воды. В частности, трехзарядное железо (Fe(III)), присутствующее в океанах, поглощало синий свет, в то время как вода поглощала красный. Это явление позволило преобладать зеленому спектру, что и придало океанам их необычный оттенок.
Ключевая роль цианобактерий
Однако зеленый цвет океанов был обусловлен не только химическим составом воды. Важнейшую роль сыграли цианобактерии — первые формы жизни, способные к фотосинтезу. Эти микроорганизмы использовали хлорофилл для преобразования солнечного света в энергию. Однако они также обладали дополнительными пигментами, называемыми фикобилинами, а точнее фикобилисомами, которые улавливали зеленый свет, не поглощаемый водой.
Эта адаптация дала цианобактериям селективное преимущество в среде, где преобладал зеленый свет. Эффективно используя этот источник энергии, они процветали и в конце концов спровоцировали «Кислородную катастрофу» около 2,4 миллиарда лет назад. Это явление стало поворотным моментом в истории Земли, выпустив в атмосферу большое количество кислорода и стимулировав диверсификацию аэробных форм жизни.
Переход к голубым океанам
За миллионы лет кислород, выделяемый цианобактериями, начал вступать в реакцию с железом, растворенным в океанах. Этот химический процесс постепенно устранил трехзарядное железо из воды, уменьшив поглощение синего света. Океаны постепенно меняли цвет с зеленого на синий, который мы знаем сегодня.
Считается, что этот период зеленых океанов длился от 3 миллиардов до 600 миллионов лет — головокружительная временная шкала, в течение которой первые фотосинтезирующие организмы определяли химическую и биологическую эволюцию нашей планеты.
Каковы последствия для науки?
Японское исследование не просто объясняет геологическую диковинку, но и проливает свет на механизмы коэволюции между световой средой и организмами, которые в ней процветают. Способность цианобактерий использовать зеленый свет, вероятно, была определяющим фактором в их эволюционном успехе и в преобразовании атмосферы Земли.
Воспроизведя эти древние условия, исследователи также открыли новые возможности для изучения экзопланет. Если цвет океанов может дать представление об их химическом составе и наличии жизни, этот метод может оказаться бесценным в поисках пригодных для жизни миров.
Читайте все последние новости природы на New-Science.ru
