Океаны Земли не всегда были голубыми, утверждают ученые
Океаны Земли, возможно, не всегда были такими ярко-голубыми, как сегодня. Более того, возможно, было время, когда они вовсе не были голубыми. По мнению исследователей из японского Университета Нагоя, самые ранние океаны Земли мерцали зелеными оттенками на протяжении более 2 миллиардов лет. Это может не только улучшить наше понимание далекого прошлого Земли, но и помочь расширить поиски жизни в других частях галактики.
Хотя сама Земля сформировалась как планета около 4,5 миллиарда лет назад, по большинству оценок, до появления первых форм жизни прошло еще не менее 800 миллионов лет. Но хотя в это время планета была безжизненной, она уже была покрыта огромными океанами, усеянными системами гидротермальных источников, которые выбрасывали в воду большое количество железа.
Самые ранние цианобактерии, известные сегодня как водоросли, появились около 4 миллиардов лет назад как одни из первых организмов, осуществляющих кислородный фотосинтез. В то время как современные растения используют для этого процесса хлорофиллы, древние цианобактерии также собирали солнечную энергию с помощью фикобилинов в своих усиках. Возникновение цианобактерий в конечном итоге помогло положить начало периоду около 2,4 миллиарда лет назад, известному как Великое событие окисления. В это время в атмосфере Земли накапливался кислород, что, в свою очередь, имело серьезные последствия для эволюции жизни. Но причина, по которой цианобактериям понадобились эти фикобилины, долгие годы оставалась загадкой для исследователей.
Группа под руководством Таро Мацуо из Университета Нагои недавно изучила одно из возможных объяснений в исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution. Используя передовое вычислительное химическое моделирование, команда Мацуо смогла приблизительно определить, как световой спектр распространялся под водой в архейскую эпоху 4-2,5 миллиарда лет назад. Они определили, что растущее количество кислорода, производимого такими организмами, как цианобактерии, в конечном итоге взаимодействовало с содержанием железа в океане, изменяя его содержание от железа до железа.
В отличие от железа, железо нерастворимо, а значит, выпадает в осадок из воды в виде частиц, похожих на ржавчину. Древние океаны с высоким содержанием железа по-разному взаимодействовали с длиной волны света: частицы железа поглощали в основном синий и красный свет, а зеленый преломлялся в воде. По мнению команды Мацуо, это придало бы океанам гораздо более зеленый оттенок для человеческого глаза (если бы люди были живы в то время). Поэтому цианобактерии продолжили эволюцию фикобилинов, чтобы поглощать свет через всю эту зелень.
«Генетический анализ показал, что у цианобактерий был специализированный белок фикобилин под названием фикоэритрин, который эффективно поглощал зеленый свет», - говорится в заявлении Мацуо. «Мы считаем, что эта адаптация позволила им процветать в богатых железом зеленых океанах».
Мацуо не всегда верил в свою гипотезу о зеленом океане. Когда он впервые задумался над этой идеей в 2021 году, он был настроен «скорее скептически, чем как-либо иначе». »
«Но теперь, после многих лет исследований, когда геологические и биологические данные постепенно складывались вместе, как кусочки головоломки, мой скептицизм превратился в убежденность.»
Важный момент в этом путешествии произошел в 2023 году во время полевых исследований на острове Иво архипелага Сацунан. Океанская вода в этом районе, расположенном к юго-западу от Кюсю, известна своей уникальной окраской.
«С лодки мы увидели, что окружающие воды имеют отчетливое зеленое мерцание из-за гидроксидов железа - именно так, как я представлял себе Землю», - говорит Мацуо.
Последствия также выходят за рамки самой Земли. Хотя планеты с голубым оттенком могут намекать на потенциальную воду в других местах галактики, Мацуо считает, что астрономы могли бы расширить свою цветовую палитру.
«Данные дистанционного зондирования показывают, что воды, богатые гидроксидом железа, например, вокруг острова Иво в архипелаге Сацунан, выглядят заметно ярче, чем типичные голубые океаны», - пояснил он. «Это наводит нас на мысль, что зеленые океаны могут быть видны с большего расстояния, что облегчает их обнаружение».
)
