Замедление вращения Земли дало атмосфере получить кислород

Ученые выяснили, что формирование кислородной атмосферы Земли стало возможным благодаря замедлению вращения планеты. Статья об этом опубликована в Nature Geoscience.

Согласно геологическим данным, водоросли начали выделять кислород посредством фотосинтеза около трех миллиардов лет назад или даже раньше. Но по какой-то причине потребовалось около 500 миллионов лет, чтобы уровень кислорода в атмосфере достиг существенного уровня, и еще около миллиарда лет, чтобы он смог поддерживать сложную жизнь. Ранее ученые считали, что долгое время кислород потребляли какие-то химические реакции, или что для фотосинтезирующих водорослей не хватало питательных веществ.

Теперь Джудит Клатт из Института морской биологии имени Макса Планка (Германия) и ее коллеги предложили еще одно объяснение: на древней Земле были слишком короткие сутки. Такой результат они получили с помощью компьютерного моделирования древнего бентоса – обитателей грунта водоема, и затем проверили это в ходе лабораторного эксперимента.

Дело в том, что Луна постепенно замедляет вращение Земли – в прошлые эпохи сутки равнялись примерно шести часам. Соответственно, день длился всего пару часов.

Симуляция показала, что увеличение продолжительности светового дня увеличивает продуктивность производства кислорода с помощью фотосинтеза, поскольку способствует более эффективному обмену веществами между микроорганизмами и окружающей средой. Питательные вещества переносятся с помощью диффузии, которая протекает сравнительно медленно, и, как выяснилось, более долгие циклы способствуют более эффективному диффузному переносу. Точно такие же результаты дало выращивание цианобактерий в смоделированном древнем океане под искусственным светом.

Это открытие даст важное понимание того, как планетарная механика влияет на эволюцию жизни, и ответит на вопросы о закономерностях ее развития. Ранее ученые также выяснили, что накоплению кислорода в воздухе поспособствовали извержения вулканов.