С момента образования Земли около 4,5 млрд лет назад ее вращение постепенно замедляется. Как следствие, продолжительность дней увеличивается. Хотя это замедление незаметно в масштабах жизни одного человека, за миллиарды лет оно повлекло значительные изменения. Одно из таких изменений — насыщение атмосферы кислородом, что существенно повлияло на развитие жизни.
Около 2,4 миллиарда лет назад сине-зеленые водоросли (цианобактерии) начали активно размножаться, производя кислород как побочный продукт фотосинтеза. Исследование 2021 года предполагает, что удлинение дней создало благоприятные условия для этого процесса. Микробиолог Грегори Дик из Мичиганского университета отмечает: «Скорость вращения Земли — или продолжительность дня — могла влиять на время и характер насыщения атмосферы кислородом».
Причиной замедления вращения является гравитационное взаимодействие с Луной, которая постепенно отдаляется от нашей планеты. Согласно данным, 1,4 млрд лет назад день длился всего 18 часов. За последние 70 млн лет продолжительность суток увеличилась на 30 минут. Считается, что Земля набирает 1,8 миллисекунд в столетие.
Окислительное событие
Другим ключевым событием стало Великое окислительное событие, когда цианобактерии увеличили содержание кислорода в атмосфере до уровня, достаточного для поддержания более сложной жизни. Этот процесс был чрезвычайно важным для формирования современной биосферы. Ученые предполагают, что конкуренция между микробами могла затормозить этот процесс. Например, в микробных ковриках озера Гурон в Канаде фиолетовые цианобактерии днем производят кислород, тогда как ночью белые бактерии потребляют серу, таким образом происходит борьба за ресурсы.
Геомикробиолог Джудит Клатт объясняет, что цианобактерии требуют несколько часов после восхода Солнца, чтобы начать фотосинтез. Это ограничивает время, в течение которого они могут производить кислород. Ученый Брайан Арбич из Мичиганского университета заметил, что удлинение дней в прошлом могло увеличить эффективность фотосинтеза и, соответственно, производства кислорода.
Исследователи провели эксперименты, моделирование и анализ микробных процессов, чтобы выяснить связь между продолжительностью дня и насыщением атмосферы кислородом. Они обнаружили, что увеличение продолжительности дня способствовало как Великому окислительному событию, так и Неопротерозойскому окислению, которое произошло 550–800 млн лет назад.
Влияние удлиненных дней на эволюцию
Ученый Арджун Ченну отмечает, что высвобождение кислорода бактериями ограничивается скоростью молекулярной диффузии. Этот механизм помогает объяснить, как физические процессы, такие как замедление вращения планеты, могли повлиять на эволюцию жизни на Земле.
Таким образом, удлинение дней сыграло важную роль в насыщении атмосферы кислородом и формировании условий, которые позволили возникнуть современной жизни. Исследователи продолжают изучать этот процесс, сочетая знания из планетарной механики, микробиологии и геохимии.
Ранее мы рассказывали о том, что произойдет, когда ядро Земли остынет.
По материалам sciencealert.com
