Органический углерод скрывается в осадках, сохраняя кислород в атмосфере

Новое исследование ученых из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) и Гарвардского университета может помочь разрешить давний вопрос — как небольшое количество органического углерода оказывается законсервированным в горных породах и осадках, предотвращая его разложение. Понимание этого процесса может объяснить, почему состав атмосферных газов оставался стабильным так долго, считает ведущий автор работы Джордон Хемингуэй. Исследование опубликовано 14 июня в журнале Nature.

Ключевая причина обитаемости Земли — небольшой дисбаланс в химическом цикле углерода. Часть органического углерода не разлагается микробами, а сохраняется под землей миллионы лет. Если бы цикл был полностью сбалансирован, весь свободный кислород в атмосфере расходовался бы так же быстро, как и создавался. Для существования кислорода, которым мы дышим, часть органического углерода должна быть скрыта там, где он не может разложиться.

Ранее существовали две основные гипотезы этого сохранения: «селективное сохранение» (устойчивость некоторых молекул к разложению) и «минеральная защита» (образование прочных химических связей углерода с минералами). Чтобы проверить их, Хемингуэй применил метод ступенчатой пиролитической оксидации (RPO) к образцам осадков со всего мира. Анализ показал, что со временем разнообразие прочности химических связей углерода не сужается, а растет. Это указывает на сохранение широкого спектра органического углерода благодаря защите окружающими минералами, а не на селективную устойчивость лишь некоторых типов молекул.

Дополнительное подтверждение гипотезе «минеральной защиты» дал анализ самих осадков. Мелкие глины, например, в устьях рек, демонстрировали consistently более высокое разнообразие углеродных связей, чем грубые или песчаные отложения. Это говорит о том, что мелкие осадки обеспечивают большую площадь поверхности для прикрепления органического углерода.

Авторы подчеркивают, что работа не дает окончательного ответа на все вопросы об органическом углероде, но указывает ключевой механизм его сохранения. Исследование должно послужить ориентиром для дальнейшей работы био-геохимиков.