Ученые объяснили, как Земля стала обитаемой
Междисциплинарная команда ученых во главе с Есинори Миядзаки представила новую теорию, объясняющую, как Земля за сравнительно короткий промежуток времени превратилась из огненного и покрытого углеродом каменного шара в планету, способную поддерживать жизнь.
Исследование опубликовано в журнале Nature, а коротко о нем рассказывает Phys.org. Команда попыталась восстановить хронологию самого раннего этапа существования Земли, когда она, как принято считать, представляла собой абсолютно непригодный для жизни мир.
Много лет для ученых было тайной то, как именно в самые ранние годы Земля трансформировалась в ту планету, на которой стало возможно само существование биологического материала. В новом исследовании представлены результаты компьютерного моделирования, основанного на известных науке фактах и охватывающего первые 500 миллионов лет существования нашей планеты.
В основу была положена общепринятая теория о том, что ранняя атмосфера Земли напоминала нынешнюю атмосферу Венеры. Это означает, что воздух был насыщен двуокисью углерода, объем которого более чем в 100 тысяч раз превышал современный уровень углерода в земной атмосфере. Температура на поверхности Земли должна была превышать 200 градусов по Цельсию. Понято, что та жизнь, какой мы ее знаем, при таких условиях попросту не смогла бы сформироваться.
Исследователи отталкивались от того, что для зарождения жизни из атмосферы каким-то образом должно было исчезнуть огромное количество углерода. Этот процесс ученые связали со структурой горных пород. Они смоделировали условия, при которых ранняя Земля могла быть покрыта каменистыми породами, которых в настоящее время не существует.
"Эти породы должны были быть обогащены минералом под названием пироксен, и они, вероятно, имели темно-зеленоватый цвет, — говорит Миядзаки. — Что еще более важно, они были чрезвычайно обогащены магнием, уровень концентрации которого редко наблюдается в современных горных породах".
Богатые магнием минералы могут взаимодействовать с углекислым газом, в результате чего образуются карбонаты. Модель показала, что такое взаимодействие могло сыграть ключевую роль в поглощении горными породами атмосферного углерода.
В процессе затвердевания планеты процесс вытягивания из воздуха углекислого газа только ускорился благодаря влиянию влажной мантии, которая проявляла большую активность. Моделирование показало, что в тот период времени скорость вытягивания углерода из атмосферы могла быть в 10 раз выше, чем если бы данный процесс происходил сейчас.
По подсчетам ученых, горным породам потребовалось всего 160 миллионов лет, чтобы сделать концентрацию углекислого газа в атмосфере пригодной для зарождения жизни. Кроме того, ранние каменистые породы, вероятно, легко вступали в контакт с морской водой, что создавало большой приток водорода. А этот элемент необходим для создания биомолекул.
"Наша теория может объяснить не только то, как Земля стала пригодной для жизни, но и то, почему на ней возникла жизнь", — резюмирует соавтор исследования профессор Джун Коренага.
