Наша планета Земля, яку ми звикли бачити з космосу як блакитну перлину, колись мала зовсім інший вигляд. Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, японськими вченими представляє переконливі докази того, що стародавні океани Землі насправді були зеленими. Ця зміна кольору в далекому минулому була зумовлена хімічним складом океанів та еволюцією ранніх форм фотосинтезу, пише T4.
Вивчаючи смугасті залізні руди, унікальні гірські породи, що формувалися в архейському та палеопротерозойському еонах (приблизно 3,8-1,8 мільярди років тому), вчені змогли відтворити картину тогочасного світу. В той час життя на Землі обмежувалося одноклітинними організмами в океанах, а континенти являли собою безплідні ландшафти з сірих, коричневих та чорних скель. Дощі, розчиняючи залізо з материкових порід, несли його річками в океани, доповнюючи залізо, що надходило з підводних вулканів.
Архейський еон характеризувався безкисневою атмосферою та океанами, але саме в цей період з’явилися перші фотосинтезуючі організми. Вони використовували анаеробний фотосинтез, побічним продуктом якого був кисень. Цей кисень зв’язувався з розчиненим у морській воді залізом. Вільний кисень в атмосфері з’явився лише тоді, коли океани вже не могли нейтралізувати його залізом. Цей процес зрештою призвів до “великої події окислення”, ключового екологічного перевороту, який створив умови для розвитку складного життя. Смугасті залізні руди зберігають цю зміну у вигляді чергування шарів заліза, що осідало за відсутності кисню, та червоного окисленого заліза.
Нове дослідження зосереджується на зеленому кольорі архейських океанів, спираючись на спостереження сучасних зелених вод навколо японського вулканічного острова Іводзіма, колір яких зумовлений певною формою окисленого заліза. У цих водах також мешкають синьо-зелені водорості. Ці бактерії, попри свою назву, є примітивними організмами, що еволюціонували разом з іншими бактеріями, які використовували двовалентне залізо для фотосинтезу. Це свідчить про високий вміст заліза в стародавніх океанах.
Фотосинтезуючі організми використовують пігменти, зокрема хлорофіл, для перетворення вуглекислого газу на цукри, використовуючи сонячну енергію. Хлорофіл надає рослинам зеленого кольору. Синьо-зелені водорості унікальні тим, що містять як хлорофіл, так і інший пігмент – фікоеритробілін (PEB). Дослідники виявили, що генетично модифіковані сучасні синьо-зелені водорості з PEB краще ростуть у зелених водах. Хоча хлорофіл ефективний для фотосинтезу у видимому спектрі світла, PEB виявився більш пристосованим до умов зеленого світла, яке, ймовірно, домінувало в архейських океанах через високу концентрацію розчиненого відновленого заліза.
Комп’ютерне моделювання підтвердило, що кисень, який виділявся на ранніх етапах фотосинтезу, міг призвести до достатньо високої концентрації окислених частинок заліза, щоб поверхневі води набули зеленого відтінку. Коли ж усе залізо в океані окислилося, вільний кисень почав накопичуватися в океанах та атмосфері, що і призвело до зміни кольору на блакитний, яким ми знаємо Землю сьогодні. Це дослідження також має важливе значення для пошуку життя на інших планетах, адже блідо-зелені планети можуть бути перспективними кандидатами для виявлення раннього фотосинтетичного життя.
Зміна хімічного складу океану була тривалим процесом, що відбувався протягом архейського періоду, який тривав 1,5 мільярда років – більше половини історії Землі. Колір океанів, ймовірно, змінювався поступово, можливо, навіть коливаючись протягом цього часу, що могло сприяти еволюції синьо-зелених водоростей, які розвинули обидва типи фотосинтетичних пігментів, пристосовуючись як до зеленого, так і до білого світла, яке стало домінувати пізніше/
У геологічній перспективі колір наших океанів не є чимось незмінним, підсумовує The Conversation. Вчені припускають, що в майбутньому, або навіть за інших умов, океани Землі можуть набувати інших кольорів. Наприклад, високий рівень сірки, пов’язаний з інтенсивною вулканічною активністю та низьким вмістом кисню, міг би призвести до появи фіолетових океанів, де домінували б фіолетові сірчані бактерії. Червоні океани теоретично можливі в умовах інтенсивного тропічного клімату, коли окислене залізо з вивітрюваних порід потрапляє в океани, або за домінування певних видів водоростей, пов’язаних з “червоними припливами”, які можуть розмножуватися у водах з високою концентрацією поживних речовин.
Зі старінням Сонця та збільшенням інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, умови на Землі можуть знову змінитися, сприяючи розвитку пурпурних сірчаних бактерій у глибоких водах, що призведе до появи більшої кількості фіолетових, коричневих або зелених відтінків у прибережних зонах. Зрештою, в далекому майбутньому, коли Сонце розшириться, океани Землі повністю випаруються. Таким чином, історія кольору нашої планети є динамічною і тісно пов’язана з її геологічними процесами та еволюцією життя.
Раніше ми повідомляли, що Земля стоїть на порозі шостого масового вимирання: що ми ризикуємо втратити.
