Анализ серы подтверждает время появления кислорода

Ученые давно предполагали, что кислород появился в нижней атмосфере Земли 2,7 миллиарда лет назад, сделав возможной известную нам жизнь. Исследователь из Университета Райса представил дополнительные доказательства в поддержку этой даты.

Серный след в древних породах отмечает драматическое изменение атмосферы планеты, которое привело к появлению сложной жизни, но горные породы являются локальными индикаторами. Для общей картины биогеохимик Марк Торрес использовал в качестве прокси воду, которая стекает по породам и размывает их.

Исследователи отобрали пробы воды из двух немногих мест на Земле, где архейские породы обнажены в большом количестве: на кратоне Супериор в Канаде и в Южной Африке. Они установили, что хотя отдельные образцы пород могут по-прежнему демонстрировать дисбаланс (аномалии) изотопов серы, тщательный анализ воды, которая выщелачивает и переносит серу с тысяч квадратных километров пород в океан, показывает, что её состав в конечном итоге соответствует общему серному сигнатуру Земли.

"Раньше в нашей истории изотопные аномалии серы встречаются повсюду. Затем, примерно 2,7 миллиарда лет назад, они исчезают и больше никогда не возвращаются", — сказал Торрес.

Когда появился кислород, он поглощал ультрафиолетовый свет и прекратил серную реакцию, что видно по породам. Однако эта теория не учитывает аномальную серу, которая продолжала выщелачиваться из архейских пород в поверхностные воды, переноситься в океан и затем конденсироваться в новые породы, которые также имели бы аномалию. Исследователи подозревали, что сохранение аномалии может размыть понимание времени появления кислорода вплоть до 100 миллионов лет.

Как выяснилось, этого не произошло, но прийти к такому выводу было непросто. Окончательные расчеты показали надежный баланс изотопа серы-33 в речном стоке с обширной территории.

"Наша работа позволяет нам быть уверенными в датировке этого великого окисления, так что теперь мы можем начать понимать механизмы, — сказал Торрес. — Если рассматривать всю историю Земли, 100 миллионов лет — это немного, но на эволюционной временной шкале организмов это имеет значение".