Горы, накормившие планету

Александр Дюма-отец однажды заметил: «Бывают услуги настолько бесценные, что отплатить за них можно только неблагодарностью». Пожалуй, древние тектонические плиты оказали Земле именно такую услугу — и мы до сих пор пользуемся её плодами, даже не задумываясь. Речь о кислородной катастрофе, которая 2,5 миллиарда лет назад превратила нашу атмосферу из удушливой смеси в пригодную для дыхания. Но что, если главными виновниками этого переворота были вовсе не бактерии, а горы?

Геофизики из Австралийского национального университета в Канберре выдвинули именно такую гипотезу. Их работа, опубликованная в журнале Nature Geosciences, переворачивает привычную картину: резкий скачок кислорода мог быть спровоцирован столкновением древних тектонических плит. И ключом к разгадке стали крошечные кристаллы циркона.

Свидетели из глубины веков

Циркон — силикат циркония — для геологов всё равно что машина времени. Эти кристаллы образуются в земной коре, и их количество резко возрастает в периоды тектонической активности, когда плиты сталкиваются, сминая континенты и вздымая горные хребты. Австралийские учёные датировали более 7000 таких кристаллов, чтобы восстановить хронологию крупнейших геологических событий. Выяснилось, что пики горообразования удивительно точно совпали с основными этапами кислородной катастрофы.

Дальше — цепочка рассуждений, изящная в своей простоте. Столкновение плит рождало гигантские горы. Ветер и солнце веками разрушали их, превращая в осадочные породы, богатые фосфором и азотом. Реки и ручьи смывали эту питательную взвесь в океан. А там её уже ждали цианобактерии — микроскопические жители древних морей, которые только и умели, что поглощать солнечный свет и выделять кислород.

Пир для невидимок

Для цианобактерий осадочный «суп» стал идеальной питательной средой. Фосфор и азот — ключевые элементы для роста и размножения, и, получив их в избытке, бактерии ответили демографическим взрывом. Популяция росла как на дрожжах, а вместе с ней рос и объём выделяемого кислорода. Так, если верить новой теории, тектонические процессы буквально накормили микроорганизмы, а те, в свою очередь, наполнили атмосферу газом, который навсегда изменил облик планеты.

Но у традиционной науки есть своя, более привычная версия. Она тоже связывает появление кислорода с цианобактериями, однако не требует вмешательства гор. Согласно ей, эти организмы появились около 2,7 миллиарда лет назад и с самого начала исправно выделяли кислород. Только вот в атмосферу он не попадал: весь газ тут же вступал в химические реакции с серой и железом, растворёнными в океане и земной коре. Кислород связывался, образуя оксиды, и накапливался в породах, а не в воздухе. Так продолжалось примерно 200 миллионов лет — пока запасы серы и железа не истощились. Лишь после этого кислород начал выделяться в атмосферу в свободном виде, запустив цепь событий, которую мы называем кислородной катастрофой.

Где же углерод?

Новая гипотеза красива, но у неё есть слабое место. Если цианобактерии действительно пережили взрывной рост, то этот период должен совпадать с пониженным содержанием органического углерода в воде. Логика проста: углерод — активный поглотитель кислорода. Когда его много, он связывает излишки газа, не давая им накапливаться. Иными словами, даже при бурном цветении цианобактерий кислородная катастрофа могла бы и не случиться, если бы в океане хватало углерода.

Авторы исследования не обошли этот вопрос стороной. Они предполагают, что к моменту тектонической активности и смыва осадочных пород растворённый углерод уже успел осесть на дно. То есть океан был «очищен» от главного поглотителя кислорода как раз тогда, когда понадобилось. Совпадение? Возможно. Но именно такие совпадения и заставляют геофизиков склоняться к мысли, что тектоника выступила спусковым крючком.

Пока новая теория остаётся гипотезой — смелой и подкреплённой цирконовой статистикой, но не бесспорной. Традиционная модель проще и не требует столь сложной цепочки причин и следствий. Однако наука тем и жива, что ставит под сомнение устоявшееся. И кто знает — может быть, именно горы, рождённые в муках столкновения континентов, когда-то подарили нам воздух, которым мы дышим сегодня.