Меньше жизни: ограниченный рециклинг фосфора подавлял биосферу ранней Земли

Количество биомассы — жизни — в древних океанах Земли могло быть ограничено из-за низкого уровня рециклинга ключевого питательного вещества, фосфора, согласно новому исследованию Вашингтонского университета и Университета Сент-Эндрюс в Шотландии. Исследование, опубликованное 22 ноября в журнале Science Advances, также затрагивает роль вулканизма в поддержании ранней биосферы Земли и может быть применимо к поиску жизни на других планетах.

Моделирование показывает, что способность фосфора к рециклингу в древнем океане была значительно ниже, чем сегодня, возможно, в 10 раз. Поскольку весь рециклинг фосфора требует кислорода, в бескислородных условиях докембрия этот процесс осуществлялся менее эффективными альтернативными путями (с использованием сульфата или оксидов железа). Это ограничивало общее количество биомассы. Вулканы были основным источником сульфата в ту эпоху и, таким образом, стали ключевым фактором поддержания жизни.

«Наш анализ показывает, что эти альтернативные пути были доминирующим маршрутом рециклинга фосфора в докембрии, когда кислорода было очень мало, — отмечает соавтор Ева Штюкен. — Они гораздо менее эффективны, что означает, что могло быть переработано меньше биомассы. Следовательно, рециркулировалось бы гораздо меньше фосфора, и общая биологическая продуктивность была бы ниже, чем сегодня». Выводы иллюстрируют, насколько сильно жизнь была связана с фундаментальными геологическими процессами, такими как вулканизм.

Исследование также предупреждает о потенциальных «ложноотрицательных» результатах в поиске жизни на экзопланетах. Низкая доступность фосфора может ограничить биосферу и производство кислорода, в результате чего обитаемая планета будет казаться необитаемой для телескопов, ищущих биосигнатуры в атмосфере.