Океаны Земли раньше были зелеными, а в следующий раз они могут стать фиолетовыми

На протяжении веков Земля была известна как «голубая планета» — представление, во многом сформированное обширными океанами, которые покрывают три четверти её поверхности. Но что, если так было не всегда и наши океаны когда-то были зелёными? Это неожиданное утверждение содержится в новом исследовании, опубликованном в Nature Geology & Evolution.

Согласно исследованию, эта необычная окраска была обусловлена уникальным химическим составом воды того времени и эволюцией фотосинтеза. Что ещё более интересно, учёные также предполагают, что в будущем цвет наших океанов может измениться.

Чтобы понять, как наши океаны могли когда-то быть зелёными, исследователи из Университета Нагоя указывают на высокое содержание железа в континентальных породах. Примерно 3,8–1,8 миллиарда лет назад, в архейскую эру, когда жизнь была ограничена одноклеточными организмами в океанах, дождевая вода вымывала железо из континентальных пород. Впоследствии реки переносили это растворённое железо в моря, где к нему добавлялось дополнительное железо, выбрасываемое из вулканических жерл на дне океана.

Эти богатые железом условия привели к тому, что мы называем Великим окислением — периоду, когда около 2,4 миллиарда лет назад мир перешёл от бескислородной (с низким содержанием кислорода) среды к кислородной.

В этот период цианобактерии начали вырабатывать кислород посредством кислородного фотосинтеза - процесса, при котором кислород образуется в качестве побочного продукта. Однако, в отличие от современных растений, ранние цианобактерии полагались не только на хлорофилл. Вместо этого они также обладали вторым пигментом под названием фикоэритробилин (PEB), который превосходно поглощает зеленый свет. По мере того как эти цианобактерии процветали, они выделяли кислород в воду и атмосферу, вызывая эволюцию более сложных форм жизни. Но исследователи стремились понять, почему цианобактерии использовали PEB наряду с хлорофиллом.

Исследовательская группа под руководством Таро Мацуо использовала передовые методы моделирования и обнаружила, что в архейскую эру в спектре преобладал зелёный свет, в основном из-за процесса, называемого осаждением железа.

Исследователи установили, что повышенное содержание кислорода в конечном итоге вступает в реакцию с железом, превращая его из растворимого двухвалентного в нерастворимое трёхвалентное. Поскольку трёхвалентное железо нерастворимо, оно выпадает в осадок в виде частиц, похожих на ржавчину. Это тяжёлое железо поглощает синий свет, в то время как вода поглощает красный свет, и в подводном мире преобладает зелёный свет.

«Генетический анализ показал, что у цианобактерий был специализированный фикобилиновый белок под названием фикоэритрин, который эффективно поглощал зелёный свет, — сказал Мацуо. — Мы считаем, что эта адаптация позволила им выживать в богатых железом зелёных океанах».

Современные наблюдения за японским вулканическим островом Иводзима естественным образом демонстрируют зелёный оттенок, связанный с окислением железа, что также подтверждает результаты моделирования команды.

Кроме того, теоретические модели исследователей показывают, что океаны Земли могут приобретать совершенно разные оттенки в зависимости от условий окружающей среды. Например, при повышении уровня серы океаны могут стать фиолетовыми из-за интенсивной вулканической активности и низкого содержания кислорода в атмосфере.

Точно так же океаны могут окрашиваться в красный цвет в условиях жаркого тропического климата, когда в результате разрушения горных пород образуются оксиды железа красного цвета, а реки выносят их в океаны.

Исследование было опубликовано в Nature Ecology & Evolution.

Источник: New Atlas