Но между ними, примерно 800 миллионов лет назад, находится второй этап: «событие неопротерозойской оксигенации» или NOE. Первоначально информация, извлеченная из осадочных пород, образовавшихся на дне океана, предполагала, что именно в это время уровень кислорода поднялся примерно до современного уровня.
Тем не менее, больше данных, собранных с тех пор, предполагает более интригующую историю кислорода. Важно отметить, что NOE произошел незадолго до появления самых первых животных около 600 миллионов лет назад.
Моделирование уровня кислорода
Мы решили исследовать и реконструировать уровни кислорода в атмосфере во время NOE, чтобы увидеть, в каких условиях появились первые животные. Для этого мы построили компьютерную модель Земли, включив знания о различных процессах, которые могут поставлять кислород в атмосферу или удалять его.
Мы исследовали углеродсодержащие породы, отложившиеся по всему миру, чтобы рассчитать скорость древнего фотосинтеза. Фотосинтез — это процесс, при котором растения и микробы используют солнечный свет, воду и углекислый газ для создания кислорода и энергии в виде сахаров — основного источника кислорода на Земле.
Углерод в природе существует во многих изотопах – атомах с разным числом нейтронов в ядре (ядро состоит из протонов и нейтронов). Таким образом, разные изотопы имеют немного разные размеры и массы друг от друга.
Мы рассмотрели изотопы углерода, известные как углерод-12 и углерод-13, которые не подвергаются радиоактивному распаду. Растения предпочитают использовать углерод-12 — самый легкий изотоп — во время фотосинтеза, оставляя морскую воду, а затем и горные породы, которые образуются на дне океана, обогащенными углеродом-13.
Когда мы анализируем эти породы, миллионы или даже миллиарды лет спустя, если мы находим больше углерода-13, чем углерода-12, мы можем предсказать, что произошло больше фотосинтеза и, следовательно, больше производства кислорода. Затем мы смоделировали вулканическую активность, которая может выделять газы, реагирующие с кислородом, удаляя его из атмосферы.
