Океаны Земли раньше были зелеными - и могут снова изменить цвет
Ученые доказали, что океаны Земли 3 млрд лет назад были зелеными из-за высокого содержания железа. Новые модели показывают, что в будущем они могут стать фиолетовыми или красными.
Ученые из Университета Нагои совершили удивительное открытие, переворачивающее наши представления об облике древней Земли. Согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Ecology & Evolution, океаны нашей планеты 2-3 миллиарда лет назад были не голубыми, а зелеными. Более того, в будущем они могут приобрести фиолетовый или даже красный оттенок.
Зеленая планета
На протяжении всей письменной истории человечества Землю называли голубой планетой - этот образ прочно закрепился благодаря снимкам из космоса, где преобладает синева океанов. Однако новое исследование показывает, что так было не всегда.
В архейском эоне, между 3,8 и 1,8 миллиарда лет назад, химический состав океанов кардинально отличался от современного. Дожди вымывали железо из континентальных пород, реки несли его в моря, где оно смешивалось с железом из подводных вулканических жерл. В результате океаны насытились растворенным двухвалентным железом, что придало воде характерный зеленоватый оттенок.
Как работал "зеленый" фотосинтез
В этих необычных условиях развивались первые фотосинтезирующие организмы - цианобактерии. В отличие от современных растений, они использовали не только хлорофилл, но и специальный пигмент фикоэритробилин, особенно эффективно поглощающий зеленый свет.
"Генетический анализ показал, что у цианобактерий был специализированный фикобилиновый белок, называемый фикоэритрином, который эффективно поглощал зеленый свет", - объясняет руководитель исследования Таро Мацуо.
Великое окислительное событие
Продуктом жизнедеятельности цианобактерий стал кислород, который постепенно накапливался в атмосфере. Это привело к Великому окислительному событию около 2,4 миллиарда лет назад. Кислород вступил в реакцию с железом, превращая его из растворимой двухвалентной формы в нерастворимую трехвалентную - по сути, в ржавчину.
Трехвалентное железо поглощало синий свет, вода - красный, и в результате под водой доминировал зеленый спектр. Современным подтверждением этой теории служат наблюдения у вулканического острова Иводзима, где вода имеет характерный зеленый оттенок из-за окисленного железа.
Цветные сценарии будущего
Ученые не остановились на реконструкции прошлого и смоделировали возможные изменения цвета океанов в будущем. Оказалось, что при определенных условиях вода может приобрести совершенно неожиданные оттенки:
- Фиолетовый - при увеличении концентрации серы из-за интенсивной вулканической активности
- Красный - в случае массового выноса в океан красных оксидов железа при усилении эрозии горных пород
Это исследование не только меняет наши представления о прошлом Земли, но и дает инструменты для прогнозирования ее будущего. Понимание механизмов изменения цвета океанов поможет ученым лучше интерпретировать данные о далеких экзопланетах, где могут существовать совершенно иные условия.