Ученые утверждают, что океаны Земли не всегда были голубыми

Если это правда, то это может расширить наши возможности по поиску жизни в других уголках Вселенной.

Океаны Земли, возможно, не всегда были такими ярко-синими, как сегодня. На самом деле, могло быть время, когда они вообще не были синими. По данным исследователей из Нагойского университета в Японии, самые ранние океаны Земли мерцали зелеными оттенками более 2 миллиардов лет. Последствия этого могут не только улучшить наше понимание далекого прошлого Земли, но и помочь расширить наши поиски жизни в других частях галактики.

Хотя Земля сформировалась в планету около 4,5 миллиардов лет назад, большинство оценок указывают на то, что до появления первых форм жизни прошло еще не менее 800 миллионов лет. Но, несмотря на то, что в то время планета была безжизненной, она уже была покрыта обширными океанами, усеянными гидротермальными источниками, которые выбрасывали в воду большое количество двухвалентного железа.

Самые ранние цианобактерии, известные сегодня как водоросли, появились около 4 миллиардов лет назад и стали одними из первых организмов, способных осуществлять кислородный фотосинтез. В то время как современные растения используют для этого хлорофиллы, древние цианобактерии также собирали солнечную энергию с помощью фикобилинов в своих усиках. Возникновение цианобактерий в конечном итоге положило начало периоду, известному примерно 2,4 миллиарда лет назад как Великое окислительное событие. В это время кислород накапливался в атмосфере Земли, что, в свою очередь, имело серьезные последствия для эволюции жизни. Но причина, по которой цианобактериям были необходимы эти фикобилины, долгие годы оставалась загадкой для исследователей.

Группа исследователей под руководством Таро Мацуо из Нагойского университета недавно изучила одно из возможных объяснений в исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution . Используя передовые методы компьютерного химического моделирования, команда Мацуо смогла приблизительно оценить, как распространялся световой спектр под водой в архейскую эпоху 4–2,5 миллиарда лет назад. Они определили, что увеличивающееся количество кислорода, производимого такими организмами, как цианобактерии, в конечном итоге взаимодействовало с содержанием железа в океане, изменяя его из двухвалентного в трехвалентное.

В отличие от двухвалентного железа, трехвалентное железо нерастворимо, а это значит, что оно выпадает в осадок из воды в виде частиц, похожих на ржавчину. Эти древние океаны, богатые железом, по-разному взаимодействовали с длинами волн света: частицы трехвалентного железа поглощали в основном синий и красный свет, а зеленый преломлялся в воде. По мнению команды Мацуо, это придавало океанам гораздо более зеленый оттенок для человеческого глаза (если бы люди жили в то время). Следовательно, цианобактерии продолжали развивать фикобилины, чтобы поглощать свет сквозь весь этот зеленый цвет.

«Генетический анализ показал, что цианобактерии обладают специализированным белком фикобилином, называемым фикоэритрином, который эффективно поглощает зеленый свет», — говорится в заявлении Мацуо . «Мы считаем, что эта адаптация позволила им процветать в богатых железом зеленых океанах».

Мацуо не всегда верил в свою гипотезу о зеленом океане. Когда он впервые начал размышлять над этой идеей в 2021 году, он был «скорее скептиком, чем сторонником чего-либо еще».

«Но теперь, после многих лет исследований, когда геологические и биологические данные постепенно складывались воедино, словно кусочки пазла, мой скептицизм превратился в убеждение».

Важный момент в этом путешествии произошел в 2023 году во время полевых исследований на острове Иво в архипелаге Сацунан. Расположенный к юго-западу от Кюсю, этот район славится уникальной окраской океанской воды.

«С лодки мы могли видеть, что окружающие воды имели отчетливый зеленый оттенок из-за гидроксидов железа, точно такой, каким я представлял себе Землю в прошлом», — сказал Мацуо.

Последствия этого выходят за пределы самой Земли. Хотя планеты с голубоватым оттенком могут указывать на потенциальное наличие воды в других частях галактики, Мацуо считает, что астрономам следует рассмотреть возможность расширения своей цветовой палитры.

«Данные дистанционного зондирования показывают, что воды, богатые гидроксидом железа, такие как воды вокруг острова Иво в архипелаге Сацунан, выглядят заметно ярче, чем типичные голубые океаны», — пояснил он. «Это наводит нас на мысль, что зеленые океаны могут быть видны с большего расстояния, что облегчает их обнаружение».

Andrew Paul “Earth’s oceans weren’t always blue, scientists say”

Перевод статьи «Earth’s oceans weren’t always blue, scientists say» автора Andrew Paul, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык