Битва между йодом и кислородом мешала появлению сложной жизни

США

• Жизнь

Как полагают специалисты из Йельского университета, в ранней атмосфере Земли йод и кислород вели непримиримую борьбу, что задерживало создание стабильного озонового слоя, который защищал бы сложную жизнь от большей части ультрафиолетового излучения Солнца. Предложенная теория описана в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academies of Science и может пролить свет на проблему, которая озадачивала ученых на протяжении сотен лет.

Как поясняет один из авторов исследования Цзинцзюнь Лю, происхождение и многообразие сложной жизни на Земле являются одним из самых неразрешимых вопросов в естественных науках. Ученые долго не могли понять, почему наземные растения не появились на Земле до 450 миллионов лет назад, в то время как их предки, цианобактерии, существовали уже 2,7 миллиарда лет. Точно так же нет никаких ископаемых останков сложных наземных животных или растений до кембрийской эры (541–485 миллионов лет назад), несмотря на наличие более древних микроископаемых.

В основу нового исследования было положено предположение, что причиной задержки выхода на следующий уровень было нечто, не связанное с длительностью эволюционного процесса - внешние условия. Конкретно - задержка образования озонового слоя Земли, вызванная повышенной концентрацией йода в морской воде, которая мешала образованию защитного УФ-экрана в атмосфере. Производство озона зависит от атмосферного кислорода и фонового УФ-излучения. Как только на Земле установилась достаточная концентрация атмосферного кислорода, на планете образовался озоновый слой, который создал условия для дальнейшего продолжения биологической эволюции.

В своей работе исследователи проанализировали несколько линий независимых геологических данных и создали модель океана и атмосферы, которая показывала динамику йода и озона на ранней Земле. Тут-то и выяснилось, что на протяжение большей части истории Земли было повышенное содержание морского йода, образующегося вследствие соединения йода с другим элементом с образованием соли. Это могло приводить к значительным выбросам неорганического йода в атмосферу и разрушению озона.

Расчеты показывают, что даже умеренное увеличение выбросов неорганического йода в море приводит к уменьшению концентрации озона во всей атмосфере в десятки или даже сотни раз по сравнению с современными уровнями. Как полагают исследователи, колеблющиеся и низкие уровни озона сохранялись от 2,4 миллиардов лет назад до полумиллиарда лет назад. В это время, даже при высоких уровнях производства кислорода, уровень содержания озона в атмосфере оставался очень низким и нестабильным, что приводило к периодическому или постоянному облучению поверхности планеты высокими дозами ультрафиолета.

Вера Максимова, 09.01.2025 08:24