Логотип AILINCOM AILINCOM
Как зарождалась кислородная атмосфера Земли
Natura

Natura

22 мая 2025 г.
Основная категория
Экология и окружающая среда · Зеленые технологии
Дополнительные
Научные исследования и разработки · Биотехнологии

Как зарождалась кислородная атмосфера Земли

Как зарождалась кислородная атмосфера Земли

Учёные исследуют, как в архее на Земле возникали и исчезали первые всплески кислорода. Эти процессы стали основой для Великого окислительного события и формирования современной атмосферы.

NaturaКак зарождалась кислородная атмосфера Земли

Рост содержания кислорода в атмосфере, произошедший примерно между 2,4 и 2,1 миллиарда лет назад, стал фундаментальным шагом на пути к обитаемой Земле, которую мы знаем сегодня. Этот период, известный как Великое окислительное событие (Great Oxidation Event), ознаменовался тем, что ранее восстановительная атмосфера с незначительным содержанием O₂ стала все более насыщаться кислородом, как и мелководные морские среды. Хотя концентрация кислорода сначала достигла лишь нескольких процентов от нынешнего уровня¹, это позволило появиться сложной жизни и оказало глубокое влияние на геохимические циклы. Однако не менее важным, чем само Великое окислительное событие, является период, который ему предшествовал. В этом выпуске, а также в онлайн-спецпроекте из архива Nature Geoscience, мы рассматриваем этапы, приведшие к этому событию.

Семена окисления были посеяны ещё в архее с появлением цианобактерий, способных производить кислород как побочный продукт своего фотосинтеза. Следы их существования обнаружены как минимум за несколько сотен миллионов лет до Великого окислительного события². Изначально весь произведённый кислород связывался в химически восстановительных условиях атмосферы и океана. Лишь с наступлением Великого окислительного события кислорода стало достаточно, чтобы превысить ёмкость этих «ловушек» и сохраняться в атмосфере длительное время.

Всё больше данных свидетельствует о том, что атмосфера и океаны архея находились в состоянии перемен на протяжении сотен миллионов лет до Великого окислительного события³,⁴. Цианобактерии производили кислород, который мог накапливаться локально в определённых условиях. Это дало основание для концепций «кислородных оазисов» и «кислородных всплесков» — локальных мелководных зон, где эпизодически возникали повышения содержания O₂. Однако детали длительности, масштабов и причин этих явлений до сих пор неизвестны. Геохимики ищут ответы с помощью различных индикаторов, чувствительных к присутствию кислорода в разных масштабах времени и пространства.

В статье Ляна и соавторов в этом выпуске используется изучение изотопов азота, способных фиксировать признаки морской оксигенации. Они исследуют железисто-полосчатые формации, чтобы понять изменения в более глубоких морских шельфовых средах. Их результаты показывают, что и в глубинных областях наблюдались колебания уровня кислорода по крайней мере за 200 миллионов лет до Великого окислительного события, с эпизодами повышения O₂ и возвратом к восстановительной атмосфере.

Статья Чена и соавторов также исследует временные и пространственные масштабы этих эпизодов, используя изотопы таллия для отслеживания захоронения оксидов марганца в архейском океане. Они находят свидетельства широкого захоронения уже 2,65 миллиарда лет назад, что говорит о длительной оксигенации морских отложений на большой территории. Эти результаты дополняют картину глобальных колебаний содержания кислорода в атмосфере.

Причины этих изменений сложны, но статья Каньядаса и соавторов рассматривает роль фосфора — ключевого питательного элемента. Исследователи анализируют образцы, свидетельствующие о накоплении кислорода в поверхностных водах примерно за 500 миллионов лет до Великого окислительного события, и предполагают, что периодические выбросы фосфора благодаря анаэробному рециклингу из осадков усиливали фотосинтез, что, в свою очередь, приводило к увеличению производства O₂. Также отмечены исследования о возможной роли вулканизма и континентальных массивов в снабжении фосфором, необходимым для этих процессов⁵.

В совокупности эти работы позволяют предположить, что кислород мог накапливаться относительно рано, на больших глубинах и на большей территории, чем считалось ранее. Период, предшествовавший Великому окислительному событию, был временем перемен, приведших к формированию кислородной атмосферы, характерной для Земли после архея.

В рубрике News and Views Джеймс Кастинг рассматривает гипотезу о том, что некоторые из этих событий могли быть периодами, когда вся атмосфера архея на короткое время становилась окислительной, а затем вновь возвращалась к восстановительному состоянию. Как отмечает Кастинг, у учёных пока нет всех ответов, но геохимики продолжают разрабатывать новые методы для изучения этих первых шагов на пути к насыщенной кислородом атмосфере Земли.

0 —

Комментарии (0)

Горячее

Qnap анонсировала новые NAS для видеопроизводства

2 окт. 2026 г.02.10.2026 · 0 реакций

Tesla открыла кредитные линии на $30 млрд

2 окт. 2026 г.02.10.2026 · 0 реакций

Авиаперевозки растут, но новые правила усложняют рынок

1 окт. 2026 г.01.10.2026 · 0 реакций
Рекомендуемое
Облачные вычисления

Qnap анонсировала новые NAS для видеопроизводства

Qnap представила три новые NAS-системы, ориентированные на задачи видеопроизводства и оснащённые портами USB4 для высокой скорости передачи данных. Устройства поддерживают различные режимы подключения и рассчитаны на использование жёстких дисков и SSD большой ёмкости.

Финансовый анализ

Tesla открыла кредитные линии на $30 млрд

Tesla открыла кредитные линии на 30 миллиардов долларов для финансирования крупных инвестиций на фоне снижения прибыли и роста капитальных затрат. Новое соглашение расширяет финансовые возможности компании в условиях давления на бизнес.

Транспортная логистика

Авиаперевозки растут, но новые правила усложняют рынок

Авиаперевозки становятся всё более важной частью логистики, особенно на фоне нестабильности морских перевозок. Однако новые правила оформления авианакладных создают дополнительные сложности и риски для участников рынка.