Стародавні океани Землі могли бути червоними і фіолетовими, але стали зеленими: чому так сталося

Про це пише IFLScience.

Після того як вчені виявили, що океани на стародавній Землі були зовсім не синіми, а зеленими, дослідники вважають, що синій насправді може бути лише проміжним етапом на шляху до чогось іншого. Якщо висновки вчених вірні, це є важливим фактором під час пошуку життя в інших світах: будь-хто, хто намагається визначити, чи є на планетах життя, ґрунтуючись на їхніх кольорах, має перевірити свої припущення.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Небо і вода розсіюють світло, внаслідок чого більше синього кольору досягає наших очей, порівняно з іншими кольорами. Відомо, що забруднювальні речовини або велика кількість форм життя можуть змінювати колір локально, проте потрібно щось більше, щоб перетворити близько 70% планети, які сьогодні покриває Світовий океан.

Під час дослідження вчені спробували реконструювати світ таким, яким він був за часів Великої окислювальної події (GOE). Результати припускають, що стародавні океани дійсно були зеленими до того моменту, як стали такими, якими ми їх знаємо сьогодні. На це вказують підказки, залишені в біології ціанобактерій.

Кисень є дуже реактивним елементом, і в процесах, які сформували Землю, він став пов'язаним з іншими речами, залишивши атмосферу, яка майже повністю складається з азоту, метану і вуглекислого газу. Усе змінилося близько 2,4 мільярда років тому, хоча ця дата залишається спірною, коли ціанобактерії почали використовувати фотосинтез з утворенням кисню як основний спосіб отримання енергії сонячного світла. У результаті кисень накопичувався в океанах і атмосфері, відкривши шлях для розвитку складніших форм життя.

Сьогодні фотосинтез здебільшого виконується рослинами й зеленими водоростями, які використовують хлорофіли. Однак ціанобактерії, що запустили Велику окислювальну подію, використовували молекули, відомі як фікобіліни, а також хлорофіли для виробництва кисню і цукрів з вуглекислого газу і води. Фікобіліни поглинають світло на різних довжинах хвиль від хлорофілів, і ця комбінація може збільшити кількість зібраної енергії.

Під час дослідження під керівництвом доктора Таро Мацуо з Університету Нагої вчені поставили собі питання, чому це так. Можливість того, що океани в той час поглинали частини електромагнітного спектра, які зазвичай передаються сьогодні, здалася команді ймовірним поясненням. Якщо це припущення вірне, світло, що досягає ціанобактерій, імовірно, не містило б певних кольорів, що ускладнювало б вилучення необхідної енергії тільки хлорофілами.

Відомо, що на той час земні океани містили велику кількість тривалентного заліза, яке осідає у воді у вигляді іржавих частинок. Вчені перевірили поведінку тривалентного заліза у воді та дійшли висновку, що частинки здебільшого були крихітними, що давало їм змогу змішуватися з водною товщею, а не тонути, як більші частинки. Залізо у воді поглинає як червоне, так і синє світло, залишаючи тільки зелене для досягнення глибини 5-30 метрів, де мешкає більшість ціанобактерій.

За словами Мацуо, вони з колегами також виявили, що фікоеритрин передавав енергію з довжин хвиль, які він міг поглинати, хлорофілам, даючи їм змогу виробляти кисень за допомогою світла, який вони не змогли б використовувати в іншому разі. Ця адаптація дозволила ціанобактеріям процвітати в зелених океанах, багатих на залізо.

Океани того часу не просто пропускали зелене світло — вони також відбивали його в достатній кількості, поглинаючи інші кольори, так що спостерігач бачив би їх зеленими. Водночас за словами професора Седріка Джона з Лондонського університету королеви Марії, дані також вказують на те, що багаті на сірку океани, спричинені більш гарячим Сонцем, ймовірно, будуть фіолетовими. До слова, це вважається ймовірним для інших планет із низьким вмістом кисню.

Зазначимо, що сучасні океани також страждають від червоних припливів, спричинених екстремальним цвітінням водоростей. Учені вважають, що за певних обставин це може стати всесвітнім явищем, особливо якщо не контролювати забруднення азотом. Схожий відтінок міг виникнути та через інше джерело, якщо спекотний і вологий клімат призвів до потрапляння в океани достатньої кількості окисленого заліза.

Раніше Фокус писав про те, що глибоко в океані кров стає зеленою: вчені пояснили, що перетворює нас на Халка.