Как распад суперконтинента Нуна создал условия для сложной жизни на Земле
Распад древнего суперконтинента Нуна в годы, охватываемые периодом «Скучного миллиарда», значительно изменил планету. Это превращение могло создать условия, способствующие появлению сложной жизни, как показали новые исследования в беспрецедентных деталях.
«Скучный миллиард» охватывает период от 1,8 миллиарда до 800 миллионов лет назад. Несмотря на то что этот промежуток включает в себя распад и сборку двух древних суперконтинентов — Нуна и Родиния, ученые дали этому периоду такое название из-за предполагаемой недостаточности изменений.
«Термин был введен для описания того, что казалось длительным периодом геохимической, климатической и биологической стабильности в истории Земли», — сообщил профессор геофизики Университета Сиднея Дитмар Мюллер, возглавлявший исследование, в электронном письме для Live Science. «Тем не менее, теперь мы знаем, что этот период был менее скучным с точки зрения тектоники плит и эволюционных изменений, чем предполагалось ранее».
Как показало исследование, опубликованное 27 октября в журнале Earth and Planetary Science Letters, распад Нуны вызвал цепь событий, которые сделали Землю более пригодной для жизни. Когда куски Нуны начали дрейфовать от ядра суперконтинента, в образовавшихся промежутках возникли мелкие моря, которые были более мягкими и богатыми кислородом, чем предыдущие океаны.
Исследователи воссоздали движения тектонических плит и связанные изменения хранения и выбросов углерода за последние 1,8 миллиарда лет, используя современную модель. Новизна метода заключается в его способности воссоздавать потоки углерода с большей детализацией, чем это было возможно до сих пор.
В течение 350 миллионов лет «Скучного миллиарда» общая длина мелких морей вокруг континентов удвоилась, составив около 81 000 миль (130 000 километров), что равно более чем в три раза окружности Земли на экваторе. В то же время зоны субдукции, где одна тектоническая плита погружается под другую, сократились из-за изменения их положения.
Зоны субдукции вызывают вулканическую активность на поверхности, так как они впрыскивают морскую воду, которая снижает температуру плавления пород в мантии Земли. Это способствует образованию магмы, которая затем поднимается к коре и извергается из вулканов вместе с обломками и газами, такими как углекислый газ (CO2).
Сокращение зон субдукции привело к уменьшению количества CO2, выбрасываемого из недр Земли в атмосферу. Это охладило планету и помогло установить кислородистые условия в вновь образовавшихся мелких морях. Эти относительно стабильные экосистемы стали ареной для появления более сложной жизни, чем существовало ранее.
«Мы считаем, что эти обширные континентальные шельфы и мелкие моря были важными экологическими инкубаторами», — сказал Юрай Фаркаш, соавтор исследования, и доцент Школы физики, химии и наук о Земле Университета Аделаиды в Австралии. «Они предоставили тектонически и геохимически стабильные морские среды с, вероятно, повышенными уровнями питательных веществ и кислорода, что, в свою очередь, было критически важным для эволюции и разнообразия более сложных форм жизни на нашей планете».
В частности, мелкие моря могли ускорить диверсификацию эукариот — организмов, чьи клетки имеют специализированные структуры, называемые органеллами, и мембрану, содержащую ДНК. Все животные, растения и грибы являются эукариотами, поэтому появление эукариотических клеток в период «Скучного миллиарда» стало ключевым шагом в эволюции сложной жизни.
Исследователи уже знали, что эукариоты эволюционировали в период «Скучного миллиарда», благодаря ископаемым находкам, датированным 1,05 миллиарда лет назад, однако условия, при которых эти организмы появились, оставались неясными.
«Распад Нуны создал много нового океанского дна в молодых океанских бассейнах, которые ранее не существовали», — объяснил Мюллер. Это океанское дно способствовало снижению атмосферного CO2, который уже был вызван сокращением зон субдукции. Это происходит потому, что когда морская вода просачивается в трещины морского дна, углерод извлекается для образования известняка.
«Это океанское дно изменялось благодаря циркуляции гидротермальных жидкостей и накапливало углерод в виде карбонатных цементов в пустотах и трещинах, что снижало атмосферный CO2», — сказал Мюллер.
В общем, распад древнего суперконтинента Нуна вызвал три основные изменения, которые благоприятствовали сложной жизни: создание мелких морей, уменьшение выбросов из вулканов и запирание углерода в морских осадках, что привело к более кислородистой атмосфере и умеренным условиям.
«Следующие шаги будут заключаться в том, чтобы найти больше хорошо сохранившихся ископаемых эукариотов, чтобы задокументировать их раннюю эволюцию», — заключил Мюллер.
