Океаны Земли когда-то были другого цвета и будут продолжать меняться.

Японские исследователи представили убедительные доказательства того, что океаны Земли когда-то были зелеными и что их цвет может продолжить меняться в будущем.

Иллюстрация океана в зелёном цвете — Фото: UWMADISON/CANVA

Из космоса Земля сейчас выглядит как бледно-голубая точка, поскольку почти три четверти ее поверхности занимает океан.

Однако, согласно новому исследованию японских ученых , океаны Земли когда-то были зелеными, и эта разница в цвете связана с химией и эволюцией фотосинтеза.

Океан зеленый

Как сообщило издание ScienceAlert 10 апреля, исследование началось с наблюдения, что вода вокруг вулканического острова Иводзима в Японии имеет зелёный цвет, связанный с окисленной формой железа (III). В этих водах процветают сине-зелёные водоросли.

В архейский период предки современных сине-зелёных водорослей эволюционировали вместе с другими бактериями, используя железо(II) вместо воды в качестве источника электронов для фотосинтеза. Это свидетельствует о высоком содержании железа в океанах.

Архей (4–2,5 миллиарда лет назад) был периодом, когда атмосфера и океаны Земли были лишены газообразного кислорода. Именно в этот период появились первые организмы, способные получать энергию из солнечного света. Эти организмы были анаэробными, то есть могли фотосинтезировать без кислорода.

Это приводит к важным изменениям, поскольку побочным продуктом анаэробного фотосинтеза является кислород. Кислород существует в атмосфере в газообразном состоянии только после того, как железо в морской воде перестаёт его нейтрализовать.

Фотосинтезирующие организмы используют пигменты (в основном хлорофилл) в своих клетках для преобразования _CO2 в сахар, используя энергию Солнца. Сине-зелёные водоросли уникальны тем, что содержат не только обычный пигмент хлорофилл, но и второй пигмент – фикоэритробилин (ФЭБ). Исследователи обнаружили, что современные сине-зелёные водоросли, генетически модифицированные с помощью ФЭБ, лучше растут в зелёной воде.

До появления фотосинтеза и кислорода океаны Земли содержали железо в состоянии, обеднённом кислородом. Позднее, в архее, в результате усиления фотосинтеза, кислород стал высвобождаться, что привело к окислению железа в океанской воде.

Компьютерное моделирование в ходе исследования также показало, что кислород, выделяющийся на ранних этапах фотосинтеза, приводит к образованию достаточно высоких концентраций окисленных частиц железа, что приводит к окрашиванию поверхности моря в зеленый цвет.

После того, как всё железо в океане окислится, свободный кислород ( _O2 ) останется как в океане, так и в атмосфере. Учёные предполагают, что планеты , которые из космоса выглядят как бледно-зелёные точки, могут быть хорошими кандидатами на существование ранней фотосинтетической жизни.

Химические изменения в океанах происходили постепенно в течение архея, который занял 1,5 миллиарда лет, что составляет более половины истории Земли. Для сравнения, вся история развития и эволюции сложной жизни на нашей планете охватывает лишь около одной восьмой её части.

Поэтому почти наверняка можно утверждать, что цвет океана в этот период постепенно менялся и, вероятно, колебался. Это может объяснить, почему у сине-зелёных водорослей развились обе формы фотосинтетического пигмента: хлорофилл, который хорошо работает в современных условиях белого света, и PEB, который хорошо работает в условиях зелёного света.

Может ли океан снова поменять цвет?

Урок этого исследования заключается в том, что цвет океана связан с химическим составом воды и влиянием жизни. Мы можем представить себе другие цвета океана, не слишком заимствуя их из научной фантастики.

При высоком уровне содержания серы на Земле могли бы существовать фиолетовые океаны. Это было бы связано с интенсивной вулканической активностью и низким содержанием кислорода в атмосфере, что привело бы к быстрому распространению фиолетовых серных бактерий.

Океан также может стать красным, если условия тропического климата суровы: красное окисленное железо образуется в результате разложения горных пород на суше и переносится в океан ветром или реками. Или если водоросли, связанные с «красным приливом», разрастаются и доминируют на поверхности океана.

По мере старения нашего Солнца оно сначала станет ярче, что приведёт к усилению испарения с поверхности и интенсивному ультрафиолетовому излучению. Это создаст благоприятные условия для размножения пурпурных серных бактерий в глубоких водах, бедных кислородом.

Это приведет к увеличению количества фиолетового, коричневого или зеленого цвета в стратифицированных областях океана или вблизи берега и уменьшению количества темно-синего цвета из-за уменьшения количества фитопланктона.

В геологическом масштабе времени ничто не вечно. Поэтому изменения цвета океана неизбежны.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Читать далее Вернуться к темам

Вернуться к теме

АНХ ЧТ

Источник: https://tuoitre.vn/dai-duong-tren-trai-dat-tung-co-mau-khac-va-se-con-doi-mau-20250411113825899.htm