Парниковый газ, который спас мир

Когда планета Земля только остывала после своего огненного рождения, Солнце было слабым и молодым. Настолько слабым, что не должно было иметь возможности предотвратить замерзание океанов. Однако, к счастью для зарождения жизни, вода на нашей молодой планете оставалась жидкой. Ученые годами спорили, что могло удерживать Землю достаточно теплой, чтобы океаны не замерзли. Теперь команда исследователей из Токийского технологического института и химического факультета Копенгагенского университета выявила объяснение, изучая древние породы, как сообщается в новом выпуске журнала PNAS.

Молодое Солнце было примерно на 30% слабее современного, и единственным способом предотвратить превращение Земли в массивный снежный ком был значительный уровень парниковых газов. Наиболее вероятным кандидатом на роль этого архейского атмосферного "одеяла" является карбонилсульфид — продукт серы, извергавшейся вулканами на протяжении тысячелетий. Этот газ является идеальным парниковым агентом, гораздо более эффективным, чем CO₂. По оценкам, слой карбонилсульфида мог обеспечивать около 30% дополнительной энергии поверхности планеты, компенсируя недостаток солнечного тепла.

Чтобы найти ответ, ученые исследовали соотношение изотопов серы в древних породах и обнаружили аномальный сигнал, который нельзя объяснить геологическими процессами в мантии Земли. Лабораторные эксперименты показали, что такой изотопный состав мог образоваться в атмосфере под воздействием солнечного света, проходящего через слой карбонилсульфида. Этот слой был архаичным аналогом современного озонового, но с дополнительным мощным парниковым эффектом.

Появление жизни и рост концентрации кислорода в атмосфере привели к тому, что вулканическая сера перестала превращаться в карбонилсульфид, а стала образовывать сульфатные аэрозоли, охлаждающие климат. Компьютерное моделирование в сочетании с экспериментами предполагает, что падение уровня карбонилсульфида и рост сульфатных аэрозолей вместе могли быть ответственны за возникновение "Земли-снежка" — глобального оледенения около 2500 миллионов лет назад, в конце архейского эона. Это исследование служит серьезным предостережением о необходимости крайней осторожности с объемами парниковых газов, которые человечество выбрасывает в атмосферу сегодня.