Метановое «одеяло» укутывало Землю 2,6 миллиарда лет назад - ученые

Американские геологи смогли доказать, что 2,6 миллиарда лет назад, во время архея - первой геологической эры в истории Земли - атмосфера нашей планеты напоминала метановое «одеяло», которое сегодня покрывает поверхность Титана, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Архей считается самой древней геологической эрой, отложения которой сохранились до наших дней. Ей предшествовал катархей, во время которого жизни на Земле не существовало и протекали бурные геологические процессы, препятствовавшие формированию пород земной коры.

Во время катархея атмосфера отсутствовала - она появилась лишь во время архея. Большинство геологов считают, что атмосфера больше всего напоминала углеводородную «дымку», окружающую современный Титан, однако доказательств в пользу этой гипотезы недостаточно.

Первая жизнь

Группа ученых под руководством Обри Зеркле (Aubrey Zerkle) из университета Ньюкасла (Великобритания) предоставила свидетельства в пользу этого предположения, изучив отложения архея возрастом в 2,65-2,5 миллиарда лет в северо-восточной части ЮАР.

Как объясняют исследователи, на территории ЮАР и сопредельных государств залегают породы формаций Бумплааса и Верхней Науги. Они относятся к так называемому неоархею - последнему периоду внутри архейской эры, во время которого в мировом океане существовали примитивные бактерии и другие одноклеточные формы жизни. Зачастую они объединялись в огромные «маты» и покрывали гигантские площади на океаническом дне.

Зеркле и ее коллеги изучили пласты отложений в этих формациях в поисках останков бактерий: их химический состав может подсказать особенности диеты и условий обитания микроорганизмов. Ученые выяснили, что мелководья и другие территории с низким уровнем воды были обогащены кислородом уже 2,65 миллиарда лет назад. Тем не менее, глубинные участки океана были по-прежнему лишены кислорода.

Сера и ультрафиолет

Некоторые отложения, судя по особому соотношению органического и неорганического углерода, были насыщены останками метанотрофов - бактерий, питающихся метаном и другими простейшими углеводородами. При этом ученые так и не смогли найти следов кислорода в окружающих породах. Современные бактерии такого типа могут существовать как в присутствии кислорода, так и при его полном отсутствии.

Убедившись в реалистичности существования метановой атмосферы, ученые попытались найти признаки ее существования в соотношении изотопов серы в осадочных породах.

По словам геологов, соединения разных изотопов серы - серы-33 и серы-34 - по разному разлагаются под действием ультрафиолетовых лучей при отсутствии кислорода. На этот процесс напрямую влияют состав и прозрачность атмосферы, в том числе, и присутствие метана в ней.

Руководствуясь этими соображениями, Зеркле и ее коллеги построили компьютерную модель, при помощи которой они вычисляли соотношение изотопов серы при разных составах атмосферы.

Оказалось, что наиболее «правдоподобные» доли изотопов должны были сформироваться при высоких концентрациях метана в верхних слоях атмосферы. По словам исследователей, воздушная оболочка Земли не была стабильной - концентрация углеводородов в ней должна была периодически повышаться до появления «одеяла», после чего оно пропадало под действием ультрафиолета и других факторов.