Кристофер Джуниум, доцент кафедры наук о Земле, входит в группу исследователей под руководством Обри Зеркле, биогеохимика из Университета Св. Эндрюс в Шотландии, которая обнаружила доказательства взаимодействия между азотом и кислородом в древних породах из Южной Африки.
Открытие не только проливает свет на то, как жизнь развивалась вместе с изменениями химического состава поверхности Земли, но и заполняет 400-миллионный пробел в геохимических записях.
Их выводы являются предметом большой статьи в журнале Nature.
«Мы впервые зафиксировали реакцию азотного цикла на этот важный переход в окружающей среде на поверхности Земли», – говорит Джуниум, указывая на то, что глобальное насыщение кислородом не было мгновенным событием, как следует из названия, а продолжалось в течение длительного времени. сотни миллионов лет. "Есть определенные аспекты азотного цикла, которые делают его очень чувствительным к присутствию кислорода."
Ученые давно подозревали, что определенные видимые сигналы сопровождали GOE в геохимических записях; однако во многих записях есть пробелы. «Понимание азотного цикла в истории Земли важно, потому что он контролирует глобальную первичную продуктивность, которая, в свою очередь, регулирует климат, выветривание и количество кислорода на поверхности Земли», – говорит Юниум, геохимик, занимающийся осаждением и органикой.
Работая с кернами осадочной породы из южноафриканского города Донкерхук, Джуниум и его коллеги использовали анализ стабильных изотопов азота для регистрации условий окружающей среды во время GOE.
Они обнаружили, что первое появление широко распространенного нитрата совпало с первоначальным появлением кислорода в атмосфере.
Расчетная концентрация кислорода в атмосфере Земли в докембрийскую эпоху (4.56 к 0.541 миллиард лет). Джуний говорит, что во время GOE концентрация кислорода в атмосфере увеличилась на целых четыре порядка, что близко или выше современного уровня.
Преобладает мнение, что такое стечение событий привело бы к быстрой диверсификации сложных организмов, зависящих от атмосферного кислорода.
Вместо этого прошло более миллиарда лет, прежде чем уровень кислорода стал достаточно высоким для эволюции сложных эукариот (i.е., клетки или организмы со сложными структурными характеристиками). Почему задержка?
«Это остается предметом пристального интереса геохимического сообщества, и мы активно ищем ответ на этот вопрос», – добавляет Джуниум.
Частично ответ может содержаться в другом исследовании, в котором изучались следы элемента селена в осадочных сланцах, и выяснялось количество кислорода в атмосфере Земли около 2 миллиардов лет назад.
«Была четверть миллиарда лет или около того, в течение которых уровень кислорода на Земле был высоким, а затем снова опустился», – говорит Джуниум, цитируя недавнюю статью, в соавторстве с Евой Стуэкен, научным сотрудником Университета Св. Эндрюс. "Цикл селена был нарушен таким образом, что было достаточно кислорода для выработки нитратов и, возможно, для поддержания сложной жизни."
Зеркле говорит, что катастрофические потрясения позволяют увидеть, как биосфера реагирует на изменения в окружающей среде. «Понимание того, как жизнь на этой планете реагировала на геохимические изменения в прошлом, может помочь нам предсказать реакцию на будущие изменения, включая потепление климата Земли», – говорит она. "Это также дает информацию о наших поисках пригодных для жизни планет в других солнечных системах."
Азот является важным элементом всех живых организмов, он отвечает за образование белков, аминокислот, ДНК и РНК. На его долю также приходится 80 процентов атмосферы Земли.