Сутки растянулись, и воздух ожил: как время стало источником кислорода

Когда-то Земля вращалась так быстро, что сутки длились меньше двадцати часов. Это ускоренное движение планеты, как выяснили учёные, могло стать одним из решающих факторов, определивших, когда и как на Земле зародилась сложная жизнь. Новые исследования показывают: замедление вращения сыграло куда более важную роль в эволюции, чем предполагалось ранее. Об этом сообщает портал incrussia. ru.

Замедление вращения Земли и его последствия

На ранних этапах существования планеты сутки длились всего около 18 часов, что значительно отличалось от привычных нам 24. Этот эффект объясняется постепенным удалением Луны - естественного спутника Земли, который из-за гравитационного взаимодействия "тормозит" вращение планеты. За счёт этого каждый век продолжительность суток увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды. В пределах человеческой жизни такие изменения незаметны, но на геологической шкале времени они играют огромную роль. Например, всего 70 миллионов лет назад сутки были короче примерно на полчаса.
Увеличение длительности дня не только изменило ритмы планеты, но и стало фоном для ключевых биологических процессов. Длинные световые периоды оказали влияние на развитие живых организмов, особенно тех, которые зависят от фотосинтеза — одного из важнейших механизмов жизнеобеспечения.

Роль цианобактерий в формировании атмосферы

Когда Земля только сформировалась, её атмосфера была лишена кислорода. Всё изменилось благодаря древним микроскопическим организмам — цианобактериям, которые научились использовать солнечный свет для выработки энергии и выделяли кислород как побочный продукт. Примерно 2,4 миллиарда лет назад их активность вызвала так называемое Великое кислородное событие — один из самых значимых этапов в истории планеты.

"Именно деятельность цианобактерий стала переломным моментом, открывшим путь для появления сложной жизни", — отмечается в исследовании.

Учёные предполагают, что этот процесс тесно связан с изменением длительности суток. Чем дольше длился день, тем эффективнее работали механизмы фотосинтеза у древних организмов, а значит, тем больше кислорода выделялось в атмосферу.

Микробные маты как модель древней Земли

Чтобы подтвердить эту гипотезу, специалисты изучили микробные маты в карстовой воронке Мидл-Айленд на озере Гурон. Эти природные образования представляют собой плотные слои микроорганизмов, похожие на древние сообщества, существовавшие миллиарды лет назад. Внутри таких матов обнаружено сосуществование двух типов бактерий — пурпурных цианобактерий, производящих кислород, и белых микробов, использующих серу.
Днём активны цианобактерии, а ночью доминируют сероокисляющие организмы. Исследователи заметили, что фотосинтез у цианобактерий начинается не сразу после восхода солнца — им требуется несколько часов, чтобы достигнуть максимальной активности. Следовательно, при коротких сутках эффективный период для выработки кислорода был слишком мал.

"Удлинение дня дало цианобактериям больше времени для полноценного фотосинтеза и ускорило накопление кислорода", — говорится в публикации.

Эволюционные последствия

Моделирование, проведённое на основе наблюдений, показало: между увеличением длины дня и ростом концентрации кислорода существует прямая зависимость. Замедление вращения планеты не только объясняет механизм Великого кислородного события, но и помогает понять, почему спустя сотни миллионов лет произошёл ещё один подъём уровня кислорода — так называемое Неопротерозойское кислородное событие, случившееся 550-800 миллионов лет назад.
Продолжительные периоды освещённости способствовали лучшей диффузии молекул кислорода из микробных матов в атмосферу, что мешало его быстрому поглощению другими микроорганизмами. Таким образом, планета постепенно накопила тот объём кислорода, который позже стал основой для появления животных и растений.

Понимание взаимосвязи между вращением Земли и эволюцией жизни позволяет по-новому взглянуть на историю планеты. Малозаметное космическое замедление, растянувшееся на миллиарды лет, стало одним из ключевых факторов, благодаря которому Земля превратилась из безжизненного камня в цветущий мир, где возможно существование сложных организмов.