Увеличение суток могло спровоцировать «кислородную катастрофу» на Земле

Почти половину жизни планеты в атмосфере Земли преобладал углекислый газ. Но около 2,4 миллиардов лет назад появились цианобактерии, которые начали активно потреблять углекислый газ и выделять кислород. Эти бактерии стали «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на Земле и виновниками «кислородной катастрофы», которая уничтожила огромное количество жизни, существовавшей в то время. Однако это событие произошло не в одночасье, оно продолжалось сотни миллионов лет, но как именно и почему это произошло, остается загадкой.

До сих пор ученые спорят о том, что именно привело к появлению кислорода на Земле. Без него жизнь на нашей планете выглядела бы совсем по-другому

«Мы не до конца понимаем, почему этот процесс занял так много времени, и какие факторы контролировали насыщение Земли кислородом», — говорит Джудит Клатт, ведущий автор исследования. «Но когда я изучала цианобактерии в озере Гурон в Мичигане, которые живут в условиях, напоминающих раннюю Землю, у меня возникла идея».

В этой среде с низким содержанием кислорода команда заметила ежедневный танец между двумя типами бактерий, образующих слои в бактериальном мате (коврике). В течение ночи питающиеся серой бактерии сидят сверху, извлекая питательные вещества из окружающей их воды, но как только встает солнце, цианобактерии под ними поднимаются на вершину, чтобы «высасывать» энергию из света.

Так они активируют процесс фотосинтеза и производят кислород. И все же на это уходит большое количество времени, так как цианобактерии «просыпаются» достаточно поздно. Команда предположила, что это отставание от естественного графика планеты может объяснить медленное насыщение Земли кислородом. Раньше дни были намного короче 24 часов, но за миллиарды лет гравитационное притяжение Луны замедлило вращение нашей планеты, растянуло день и увеличило количество дневных часов.

«Когда только сформировалась система Земля-Луна, дни были намного короче, возможно, до шести часов», — говорит Брайан Арбик, автор исследования. Исследуя эту вероятность, ученые обнаружили, что в долгосрочной перспективе существует грубая корреляция между уровнем кислорода в атмосфере и продолжительностью дня. Существует период около миллиарда лет, когда скорость вращения не сильно менялась, и это совпало с низким уровнем кислорода. Около 600 миллионов лет назад вращение снова начало замедляться, и уровень кислорода начал повышаться.

Команда также смоделировала различное воздействие солнечного света на бактериальные маты. Оказалось, что более длительные периоды солнечного света действительно приводят к выделению большего количества кислорода, поскольку у микробов больше времени для продуктивной работы.