Яшма сдвинула кислородную катастрофу на 830 миллионов лет назад

Геохимики из Висконсинского университета в Мадисоне обнаружили свидетельства наличия кислорода в эпоху архея – 3,23 миллиарда лет назад – задолго до кислородной революции (также известной как кислородная катастрофа или  «Великое кислородное событие»), начало которой датируется ранним протерозоем (2,45 миллиарда лет назад). По их мнению, единственным источником такого количества кислорода могла быть только жизнедеятельность цианобактерий. Если это предположение верно, то способность к фотосинтезу возникла у бактерий на 600 миллионов лет раньше, чем считалось до сих пор. Работа опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Ученые обнаружили в восточной части Южно-Африканской Республики образец яшмы, датированный 3,4-3,23 миллиардами лет. Крупный кусок минерала очень хорошо сохранился и состоял из множества последовательных напластований. Яшма образовывалась из материала, выносимого горячими источниками и газовыми струями, который затем осаждался на дне древнего моря и смешивался с растворенными там примесями. Чаще всего этот минерал состоит из кварца и окислов железа. Последние и заинтересовали геохимиков в первую очередь.

Чтобы выяснить концентрацию кислорода, при которой сформировались самые древние нижние напластования, ученые применили масс-спектрометрию. По количеству изотопов железа ⁵⁴Fe и ⁵⁶Fe исследователи вычислили, что общая концентрация кислорода на дне мелководных океанов того времени в локальном участке, откуда был извлечен образец минерала, не превышала 0,1 от современной. Эта цифра кажется незначительной, однако она достаточно велика, чтобы предположить, что такую концентрацию могла обеспечить только деятельность фотосинтезирующих организмов, ибо иного значимого источника для появления молекулярного кислорода просто не существует.

Выводы ученых подтвердило также изучение породы на содержание следов урана. Дело в том, что уран растворим только в окисленной форме, а значит, если его присутствие будет обнаружено в солидифицированной (отвердевшей) породе, то кислород, безусловно, присутствовал в воде на момент ее формирования. И действительно, уран был обнаружен в слоях возрастом 3,2 миллиарда лет.

Новое открытие ставит множество вопросов к гипотезе о кислородной катастрофе, нашим текущим представлениям об эволюции бактерий и возникновению способности к фотосинтезу. Существует ряд косвенных свидетельств, что фотосинтетические бактерии уже существовали в архее, однако чтобы подтвердить это предположение, необходимо обнаружить следы микроорганизмов в геологических отложениях того времени, чья морфология была бы достаточна сложна для осуществления фотосинтеза. Пока таких находок не существует.

Даниил Кузнецов