Вулканическая активность и изменения в мантии Земли были ключевыми для роста атмосферного кислорода

Кислород впервые начал накапливаться в атмосфере Земли около 2,4 миллиарда лет назад, во время Великого кислородного события. Долгое время загадкой оставалось, что геологические данные указывают на фотосинтез и выработку кислорода ранними бактериями за сотни миллионов лет до этого. Куда же он весь девался?

Что-то сдерживало рост кислорода. Новое исследование пород возрастом в миллиарды лет указывает, что вероятными виновниками были вулканические газы. Исследование под руководством Вашингтонского университета было опубликовано в июне в открытом журнале Nature Communications.

Новая работа опирается на исследование 2019 года, которое показало, что мантия ранней Земли была гораздо менее окисленной (содержала больше веществ, способных реагировать с кислородом), чем современная. Химический состав мантии в конечном итоге контролирует типы магмы и газов, исходящих из вулканов. Менее окисленная ранняя мантия производила больше таких газов, как водород, которые связывают свободный кислород.

Новое исследование объединило эти данные с доказательствами из древних осадочных пород, чтобы показать переломный момент примерно после 2,5 миллиарда лет назад. Тогда кислород, производимый микробами, преодолел его потерю из-за вулканических газов и начал накапливаться в атмосфере.

«По сути, поступление окисляемых вулканических газов было способно поглощать фотосинтетический кислород в течение сотен миллионов лет после появления фотосинтеза», — сказал соавтор Дэвид Кэтлинг. «Но по мере того, как сама мантия становилась более окисленной, выделялось меньше окисляемых вулканических газов. Затем кислород заполнил воздух, когда вулканических газов для его "уборки" стало недостаточно».

Это имеет значение для понимания возникновения сложной жизни на Земле и возможности жизни на других планетах.