Геонауки
Геонауки

Рівень кисню у давній атмосфері Землі лишався нестабільним 200 мільйонів років

За допомогою морських відкладень Південної Африки дослідники реконструювали стан атмосфери і океану під час останніх зледенінь палеопротерозойської ери. Виявилося, що після насичення киснем атмосфери 2,32 мільярди років тому його рівень лишався нестабільним ще 100 мільйонів років через збурення клімату та окисно-відновних реакцій в океані. Стаття про це надрукована у журналі Nature.

Lorenzo Castagnone / Unsplash

Lorenzo Castagnone / Unsplash

Коли атмосфера Землі стала насиченою киснем?

Довгий час після формування Землі рівень кисню в її атмосфері був незначним, але приблизно 2,43 мільярди років тому розпочалася Киснева катастрофа. Це ключовий період в історії планети, який створив умови, сприятливі для аеробних організмів. Важливим інструментом для відстеження оксигенації атмосфери в минулому є ізотопи сірки в морських осадових породах. Певні типи цих ізотопів зникли із записів після підвищення рівня кисню, адже хімічні реакції, що їх утворюють, не могли відбуватися у таких умовах. На основі цих ізотопів науковці встановили, що після початку Кисневої катастрофи рівні кисню в атмосфері значно коливалися до 2,32 мільярдів років тому. Цей процес асоціюється з надзвичайною нестабільністю клімату. На початку протерозойської ери відбулося чотири окремі зледеніння, серед яких найстаріші три діставалися навіть низьких широт, що породило теорію «Земля-сніжка». Згідно з нею, у ці періоди наша планета була повністю вкрита кригою. Незважаючи на те, що атмосферна оксигенація традиційно розглядалася як особлива, незворотна подія, існують докази значної нестабільності в атмосферних концентраціях кисню протягом Кисневої катастрофи.

Яке дослідження провели вчені?

Науковці вирішили перевірити, як відбувалося насичення киснем атмосфери Землі та до яких кліматичних змін це призвело. Вони реконструювали окисно-відновні процеси в атмосфері та океані з високою роздільною здатністю на пізній стадії Кисневої катастрофи. Для цього вони використали ізотопи сірки в морських відкладеннях з Трансваальського басейну в Південнній Африці. Ці зразки відповідають зледенінням палеопротерозойської ери, що відбувалися у період від 2,5 до 2,2 мільярдів років тому.

Про що вони дізналися?

Останнє палеопротерозойське зледеніння відбулося 2,22 мільярди років тому, приблизно через 60–100 мільйонів років після того, як, вважалося, рівень кисню в атмосфері став постійно високим. Раніше із цією подією не фіксували пов’язаного падіння рівня кисню, проте у новому дослідженні вчені виявили, що сигнал ізотопів сірки знову з’являється у породах цього віку. Тобто, загалом коливання кисню в атмосфері відбувалося протягом приблизно 200 мільйонів років, при цьому його стабільний рівень встановився 2,22 мільярдів років тому, приблизно на 100 мільйонів років пізніше, ніж вважалося.