Открыть главное меню

Кислородная катастрофа

Накопление O2 в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка. 1. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O2 не производился
2. (2,45—1,85 млрд лет назад) O2 производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3. (1,85—0,85 млрд лет назад) O2 выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя
4. (0,85—0,54 млрд лет назад) все горные породы на суше окислены, начинается накопление O2 в атмосфере
5. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) современный период, содержание O2 в атмосфере стабилизировалось

Кислородная катастрофа (кислородная революция) — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя в период сидерий около 2,45 млрд лет назад. Результатом кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный. Предположение о кислородной катастрофе было сделано на основе изучения резкого изменения характера осадконакопления.

Первичный состав атмосферыПравить

Точный состав первичной атмосферы Земли на сегодняшний день неизвестен, однако, как правило, учёные считают, что она сформировалась в результате дегазации мантии и носила восстановительный характер. Основу её составляли углекислый газ, сероводород, аммиак, метан. В пользу этого свидетельствуют:

  • неокисленные отложения, образовавшиеся явно на поверхности (например, речная галька из нестойкого к кислороду пирита);
  • отсутствие известных значимых источников кислорода и других окислителей;
  • изучение потенциальных источников первичной атмосферы (вулканические газы, состав других небесных тел).

Причины кислородной катастрофыПравить

Единственным значимым источником молекулярного кислорода является биосфера, точнее, фотосинтезирующие организмы. Фотосинтез, видимо, появился на заре существования биосферы (3,7—3,8 млрд лет назад), однако архебактерии и большинство групп бактерий практиковали аноксигенный фотосинтез, при котором не вырабатывается кислород. Кислородный фотосинтез возник у цианобактерий 2,7—2,8 млрд лет назад[1]. Выделяющийся кислород практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворённых соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально в пределах бактериальных матов (т. н. «кислородные карманы»). После того как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.

Последствия кислородной катастрофыПравить

БиосфераПравить

Поскольку подавляющая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами»; анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «биосфера вывернулась наизнанку»). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы, и привело к распространению более энергетически выгодного (по сравнению с анаэробным) кислородного дыхания.

АтмосфераПравить

В результате изменения химического состава атмосферы после кислородной катастрофы изменилась её химическая активность, сформировался озоновый слой, резко уменьшился парниковый эффект. Как следствие, планета вступила в эпоху Гуронского оледенения.

Альтернативная датировкаПравить

В октябре 2015 года геохимики из Висконсинского университета в Мадисоне на основе изучения образца яшмы из ЮАР, датированного 3,4—3,23 миллиардами лет, выдвинули предположение о начале кислородной катастрофы на 830 миллионов лет ранее[2][3].

ПримечанияПравить

  1. У бактерий обнаружен новый тип фотосинтеза
  2. Яшма сдвинула кислородную катастрофу на 830 миллионов лет назад. Интернет-издание N+1 (07.10.2015). Дата обращения 11 октября 2015.
  3. Aaron M. Satkoskia, Nicolas J. Beukesc, Weiqiang Lid, Brian L. Bearda, Clark M. Johnson. A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago // Earth and Planetary Science Letters. — 2015. — Т. 430.

СсылкиПравить