Миллиарды лет назад океаны Земли не имели привычного нам голубого цвета, а были зелеными. Эта гипотеза получила подтверждение благодаря исследованию, которое провели японские ученые и опубликовали в журнале Nature Ecology & Evolution, эта теория основана на сложном цифровом моделировании. Воссоздав условия окружающей среды того времени, ученые установили, что огромные водные просторы нашей планеты обладали этим уникальным зеленоватым оттенком. Это открытие позволяет взглянуть под другим углом на химическое и биологическое развитие Земли в древности.
Почему океаны были зелеными?
Для понимания этого процесса необходимо вернуться к эпохе, когда состав атмосферы и океанов значительно отличался от современного. В те времена атмосфера содержала большое количество водяного пара и углекислого газа, что делало ее крайне кислой. Такая кислотность способствовала быстрой эрозии суши, в результате которой в моря попадало значительное количество железа.
Растворенное в океане железо, взаимодействуя с определенными химическими условиями, спровоцировало реакции, которые повлияли на цвет воды. В частности, трехвалентное железо (Fe(III)), содержащееся в океанах, поглощало синий свет, а вода – красный. В результате этого преобладал зеленый спектр, обусловивший необычный оттенок океанов.
Ключевая роль цианобактерий
Зеленый цвет океанов определялся не исключительно химическим составом воды. Значительную роль сыграли цианобактерии — одни из первых живых организмов, осуществляющих фотосинтез. Они использовали хлорофилл для преобразования солнечной энергии, но также обладали дополнительными пигментами, фикобилинами (или фикобилисомами), которые улавливали зеленый свет, не поглощаемый водой.
Благодаря этой адаптации цианобактерии получили преимущество в среде, где преобладал зеленый свет. Они использовали этот источник энергии для своего роста и развития, что в конечном итоге привело к «Кислородной катастрофе» около 2,4 миллиарда лет назад. Это событие ознаменовало важный этап в истории Земли, поскольку в атмосферу было выброшено значительное количество кислорода, что способствовало развитию аэробных организмов.
Переход к голубым океанам
В течение миллионов лет кислород, производимый цианобактериями, начал взаимодействовать с железом, содержащимся в океанах. В результате этого химического процесса трехвалентное железо постепенно удалялось из воды, что привело к снижению поглощения синего света. Океаны со временем изменили свой цвет с зеленого на современный синий.
Предполагается, что эпоха зеленых океанов охватывала период от 3 миллиардов до 600 миллионов лет — невероятно протяженный промежуток времени, в течение которого первые фотосинтезирующие организмы оказывали определяющее влияние на химическую и биологическую эволюцию Земли.
Каковы последствия для науки?
Японское не просто объясняет геологическую диковинку, но и проливает свет на механизмы коэволюции между световой средой и организмами, которые в ней процветают. Способность цианобактерий использовать зеленый свет, вероятно, была определяющим фактором в их эволюционном успехе и в преобразовании атмосферы Земли.
Воссоздавая эти исторические условия, ученые также получили новые инструменты для исследования экзопланет. Анализ цвета океанов может предоставить информацию об их химическом составе и потенциальном наличии жизни, что делает этот подход чрезвычайно полезным в поиске планет, пригодных для обитания.