Океани Землі колись були іншого кольору і продовжуватимуть змінюватися.

Японські дослідники представили переконливі докази того, що океани Землі колись були зеленими, і що цей колір може продовжувати змінюватися в майбутньому.

Ілюстрація океану в зеленому кольорі - Фото: UWMADISON/CANVA

З космосу Земля зараз виглядає як блідо-блакитна цятка, оскільки майже три чверті її поверхні займає океан.

Однак, згідно з новим дослідженням японських вчених , океани Землі колись були зеленими, і ця різниця в кольорі пов'язана з хімією та еволюцією фотосинтезу.

Океан зелений.

Згідно з повідомленням ScienceAlert від 10 квітня, дослідження розпочалося зі спостереження, що води навколо японського вулканічного острова Іводзіма були зеленими, що пов'язано з окисленою формою заліза (III). У цих водах процвітають синьо-зелені водорості.

Протягом архейського періоду предки сучасних синьо-зелених водоростей еволюціонували разом з іншими бактеріями, використовуючи залізо(II) замість води як джерело електронів для фотосинтезу. Це свідчить про високий рівень заліза в океанах.

Архей, від 4 до 2,5 мільярдів років тому, був періодом, коли атмосфера та океани Землі були позбавлені газоподібного кисню. Саме в цей період еволюціонували перші організми, які виробляли енергію із сонячного світла. Ці організми були анаеробними, тобто вони могли фотосинтезувати без кисню.

Це суттєва зміна, оскільки побічним продуктом анаеробного фотосинтезу є кисень. Кисень існує в атмосфері у вигляді газу лише після того, як залізо в морській воді більше не може його нейтралізувати.

Фотосинтезуючі організми використовують пігменти (головним чином хлорофіл) у своїх клітинах для перетворення _CO2 на цукор за допомогою енергії Сонця. Синьо-зелені водорості унікальні тим, що вони несуть поширений пігмент хлорофіл, а також мають другий пігмент, який називається фікоеритробіліном (PEB). Команда виявила, що сучасні синьо-зелені водорості, генетично модифіковані за допомогою PEB, краще ростуть у зеленій воді.

До появи фотосинтезу та кисню океани Землі містили залізо в аноксичному стані. Пізніше кисень вивільнявся, коли фотосинтез посилювався протягом архею, що призводило до окислення заліза в океанській воді.

Комп'ютерне моделювання в дослідженні також показало, що кисень, що вивільняється під час раннього фотосинтезу, призвів до достатньо високої концентрації окислених частинок заліза, щоб поверхня моря стала зеленою.

Після того, як все залізо в океані буде окислене, вільний кисень ( _O2 ) залишиться як в океані, так і в атмосфері. Команда дослідників припускає, що світи , які виглядають як блідо-зелені цятки, що спостерігаються з космосу, можуть бути хорошими кандидатами на раннє фотосинтетичне життя.

Хімічні зміни в океанах відбувалися поступово, а архейський період тривав 1,5 мільярда років, що становить понад половину історії Землі. Для порівняння, вся історія розвитку та еволюції складного життя на нашій планеті охоплює лише близько однієї восьмої історії Землі.

Тому майже напевно, що колір океану поступово змінювався протягом цього періоду та, ймовірно, коливався. Це може пояснити, чому синьо-зелені водорості еволюціонували обидві форми фотосинтетичного пігменту: хлорофіл, який добре підходить для сучасного середовища білого світла, та PEB, який добре підходить для середовища зеленого світла.

Чи може океан знову змінити колір?

Урок цього дослідження полягає в тому, що колір океану пов'язаний з хімічним складом води та впливом життя. Ми можемо уявити собі інші кольори океану, не запозичуючи забагато з наукової фантастики.

Земля могла б мати фіолетові океани, якби рівень сірки був високим. Це може бути пов'язано з сильною вулканічною активністю та низьким рівнем кисню в атмосфері, що призвело б до поширення пурпурових сіркобактерій.

Океан також може почервоніти, якщо умови тропічного клімату суворі, червоне окислене залізо утворюється внаслідок розкладання гірських порід на суші та переноситься в океан вітром чи річками. Або якщо тип водоростей, пов'язаних з «червоним припливом», процвітає та домінує на поверхні океану.

Зі старінням Сонце спочатку стає яскравішим, що призводить до збільшення випаровування з поверхні та інтенсивного ультрафіолетового випромінювання. Це створює сприятливі умови для процвітання пурпурових сірчаних бактерій у глибоких водах, збіднених киснем.

Це призведе до появи більшої кількості фіолетового, коричневого або зеленого кольору в стратифікованих районах океану або поблизу берега та меншої кількості темно-синього кольору через зменшення кількості фітопланктону.

У геологічній шкалі часу ніщо не є постійним. Тому зміни кольору океану неминучі.

Дослідження було опубліковано в журналі Nature.

Читати далі Назад до тем

Повернутися до теми

ANH ЧТ

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