Понад мільярд років тому територія сучасної північної Онтаріо виглядала зовсім інакше. Там, де сьогодні простягаються канадські ліси, існувало мілке субтропічне озеро, схоже на сучасну Долину Смерті. Під теплим сонцем вода поступово випаровувалася, залишаючи після себе кристали кам’яної солі — галіту. Саме вони стали несподіваною «капсулою часу», яка зберегла повітря давньої Землі.
Повітря, законсервоване в солі
Коли озеро висихало, частина солоної води разом із крихітними бульбашками повітря потрапляла всередину кристалів. Ці мікроскопічні порожнини були повністю ізольовані від навколишнього середовища й пролежали під шарами осадових порід близько 1,4 мільярда років. Увесь цей час вони зберігали склад атмосфери епохи, коли життя на Землі обмежувалося бактеріями, а перші водорості лише починали з’являтися.
Нещодавно команда вчених під керівництвом аспіранта Ренсселерського політехнічного інституту Джастіна Парка змогла вперше детально проаналізувати ці зразки давнього повітря. Результати дослідження опублікували в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Це неймовірне відчуття — розкрити зразок повітря, який старший за динозаврів на мільярд років», — зізнається Парку.
Як розшифрувати атмосферу минулого
Учені давно знали, що кристали галіту можуть зберігати зразки стародавньої атмосфери. Але виникала серйозна проблема: гази в замкнених бульбашках взаємодіють із солоною водою і поводяться інакше, ніж у відкритому повітрі. Через це отримати точні дані було вкрай складно.
Команді вдалося подолати цю перешкоду завдяки спеціальному обладнанню та новій методиці аналізу. Вперше в історії науки вчені змогли безпосередньо виміряти вміст вуглекислого газу та кисню в атмосфері мезопротерозойської ери — періоду, який часто називають «нудним мільярдом» через відсутність помітних еволюційних змін.
Неочікувано багато кисню
Результати здивували дослідників. Виявилося, що вміст кисню тоді становив близько 3,7% від сучасного рівня. Це значно більше, ніж очікувалося, і, теоретично, такого рівня було б достатньо для існування складних багатоклітинних організмів — тварин і рослин, які з’явилися набагато пізніше.
Водночас концентрація вуглекислого газу була приблизно у десять разів вищою, ніж сьогодні. Саме це, ймовірно, допомагало утримувати теплий і відносно стабільний клімат, попри слабше молоде Сонце.
Чому життя не прискорилося?
Логічне запитання: якщо кисню було достатньо, чому складне життя не виникло раніше? За словами Парка, дослідження відображає лише окремий момент у тривалій історії планети. Можливо, це був короткий період підвищеного вмісту кисню, який швидко змінився менш сприятливими умовами.
Цей період історії Землі вважають стабільним і майже незмінним — саме тому його й називають «нудним». Але прямі вимірювання атмосфери доводять: навіть у такі часи могли відбуватися важливі й динамічні процеси.
Тепліша Земля мільярд років тому
Раніше вчені припускали, що рівень вуглекислого газу був значно нижчим, але тоді важко пояснити відсутність льодовиків у ті часи. Нові дані свідчать, що клімат мезопротерозою був м’якшим і теплішим, близьким до сучасного.
Саме тоді з’явилися червоні водорості — організми, які й сьогодні відіграють ключову роль у виробництві кисню. Ймовірно, їхнє поширення поступово змінювало атмосферу, готуючи ґрунт для майбутнього вибуху життя.
«Можливо, ми зафіксували надзвичайно важливий момент просто посеред так званого “нудного мільярда”», — підсумовує професор Морган Шаллер.
Це відкриття не лише розширює наше уявлення про давню атмосферу Землі, а й допомагає краще зрозуміти, як і за яких умов на планеті з’явилося складне життя.