Кислород в верхних слоях атмосферы появился намного раньше, чем у поверхности Земли

Оксиды, обнаруженные в древнейших метеоритах, образовались еще 2,7 млрд лет назад, указывая на воздействие кислорода во время падения сквозь земную атмосферу.

Считается, что свободный кислород появился на Земле благодаря ранним фотосинтезирующим организмам – прежде всего цианобактериям, выделявшим его как побочный продукт своей жизнедеятельности. Растворяясь в океане, он вызвал окисление древнейших минералов, а впоследствии стал наполнять и атмосферу. Для самой жизни это оказалось непростым испытанием: ей пришлось адаптироваться к существованию бок о бок с этим высокореактивным окислителем, пережив одно из самых опасных массовых вымираний.

Классическая оценка говорит о том, что эти грандиозные события происходили в период между 2,3 и 2,4 млрд лет назад. Однако в последнее время одна за другой появляются работы, указывающие на более далекий срок. Так, лишь в конце прошлого года геологи из ЮАР, США и Китая, изучив вкрапления кислорода в древних минералах, пришли к дате в 3,2 млрд лет назад. Авторы новой работы исследовали остатки микрометеоритов, найденные в Западной Австралии.

Ученые из команды профессора Университета Маккуори Джереми Уайкса (Jeremy Wykes) обнаружили в них следы воздействия кислорода – оксиды железа и никеля – и датировали их возрастом около 2,7 млрд лет. Краткий отчет об этом публикует журнал Nature. Авторы считают, что окисление произошло на высоте от 75 до 90 км, когда крошечные – размером с песчинку – микрометеориты полностью расплавились из-за столкновений с частицами атмосферы. Лишь затем они остыли и снова затвердели, на миллиарды лет зафиксировав результат этого воздействия.

По оценке Уайкса и его коллег, для того чтобы метеориты сохранили подобные следы, уже в тот период земная атмосфера должна была содержать примерно современное (около 20%) количество кислорода – по крайней мере, на большой высоте. В то же время, наличие пирита и других минералов в отложениях морского дна той эпохи должно говорить об отсутствии воздействия кислорода. Такое вполне возможно: авторы указывают, что наличие кислорода в верхних слоях атмосферы может никак не указывать на его появление в нижних.

Тот "ранний" кислород высоко в атмосфере мог иметь еще абиогенное происхождение, высвобождаясь в результате воздействия солнечных УФ-лучей на молекулы воды, углекислый газ и другие летучие оксиды. Более плотные, богатые метаном нижние слои атмосферы плохо перемешивались с ними, и пока у поверхности Земли царила древняя бескислородная атмосфера, высоко в небе уже накапливался кислород.