Исследователи определили миллионолетние орбитальные циклы как «задатчик ритма» для древних импульсов оксигенации Земли

Международная исследовательская группа обнаружила, что долгопериодные вариации орбиты Земли, происходящие в масштабах миллионов лет, могли служить «задатчиком ритма» для древних импульсов оксигенации планеты. Результаты, полученные учёными из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук (NIGPAS) и их коллегами, опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Исследование показало, что в раннем кембрии, примерно 524–514 миллионов лет назад, разнообразие морских животных и изотопный состав углерода и серы в морской воде изменялись циклически с периодом в 2–3 миллиона лет. Эти колебания интерпретируются как маркеры периодических событий оксигенации атмосферы и мелководных океанов. Учёные предположили, что циклические изменения в глобальном захоронении органического углерода и пирита приводили к периодическим колебаниям уровня кислорода, которые, в свою очередь, влияли на эволюционную динамику первых животных.

Новая работа указывает, что причиной этих миллионолетних экологических колебаний, вероятно, стали долгопериодные орбитальные вариации. Изменения конфигурации земной орбиты влияли на распределение солнечной радиации по широтам, вызывая периодические климатические сдвиги. Эти сдвиги регулировали интенсивность континентального выветривания и поступление ключевых питательных веществ, таких как фосфор, в океаны. Циклический приток нутриентов стимулировал морской фотосинтез и захоронение органического углерода, в конечном итоге повышая уровень кислорода.

Спектральный анализ изотопных записей раннего кембрия выявил долгопериодные циклы продолжительностью 1.2, 2.6 и 4.5 миллиона лет, совпадающие с частотами известных долгосрочных орбитальных циклов. Интеграция орбитального климатического воздействия в модель земной системы SCION впервые позволила воспроизвести наблюдаемые синхронные периодические вариации изотопов углерода и серы, что подтверждает правдоподобность орбитального механизма оксигенации. Эксперименты также показали, что низкая концентрация сульфатов в раннекембрийских океанах делала систему нестабильной, усиливая реакцию циклов углерода, серы и кислорода на орбитально модулируемый приток питательных веществ.