Океаны Земли: от зелёного в прошлом к фиолетовому в будущем

На протяжении веков Земля считалась голубой планетой, и это восприятие во многом связано с огромными океанами, которые покрывают три четверти её поверхности. Но что если это не всегда было так, и когда-то наши океаны были зелеными? 

Согласно исследованиям, необычный цвет океанов был обусловлен уникальной химией воды того времени и развитием фотосинтеза. Ещё более интригующе, что ученые также предполагают возможность будущих изменений цвета океанов.

Как океаны могли стать зелеными?

Для того чтобы понять, как наши океаны могли быть зелеными, ученые из Университета Нагойи указывают на высокую растворимость железа, происходящую от континентальных пород. Около 3.8 и 1.8 миллиардов лет назад, в архейский эон, когда жизнь существовала только в виде одноклеточных существ в океанах, дожди вымывали железо из континентальных пород. Реки затем приносили это растворенное железо в моря, куда также поступало дополнительное железо, выбрасываемое из вулканических источников на дне океана.

Эти железистые условия стали катализатором Великого окисления — периода, когда мир перешел от анаэробной (безкислородной) среды к кислородной, около 2.4 миллиардов лет назад.

Статья по теме на LifeGlobe.net: Как образовалось Черное море? Основные этапы

Фотосинтез и изменение цвета

В этот период цианобактерии начали производить кислород через кислородную фотосинтезу, процесс, при котором кислород является побочным продуктом. Однако, в отличие от современных растений, ранние цианобактерии не полагались только на хлорофилл. Вместо этого они также обладали вторичным пигментом под названием фикоэритробилин (ФЭБ), который эффективно поглощал зеленый свет. Когда цианобактерии процветали, они выделяли кислород в воду и атмосферу, что способствовало эволюции более сложных форм жизни. Однако исследователи стремились понять, почему цианобактерии использовали ФЭБ наряду с хлорофиллом.

Исследовательская группа, возглавляемая Таро Мацуо, использовала передовые симуляции и обнаружила, что зеленый свет преобладал в спектре в архейский эон, главным образом из-за процесса осаждения железа.

Реакция кислорода с железом

Ученые установили, что повышенная выработка кислорода в конечном итоге реагировала с железом, превращая его из растворимого ферруса в нерастворимый феоксид. Поскольку феоксид железа не растворяется, он оседает в виде частиц, похожих на ржавчину. Этот тяжёлый железистый осадок поглощал синий свет, в то время как красная длина волны поглощалась водой, оставляя зеленый свет доминировать подводным миром.

«Генетический анализ показал, что цианобактерии имели специализированный белок фикоцианин, называемый фикоэритриином, который эффективно поглощал зеленый свет», — сказал Мацуо. «Мы считаем, что эта адаптация позволила им процветать в богатых железом, зеленых океанах».

Современные наблюдения в районе японского вулканического острова Иво-Дзима, где естественно наблюдается зеленый оттенок, связаны с окисленным железом, что также подтверждает симуляции команды.

Будущие изменения цвета океанов

Кроме того, теоретические модели исследователей предполагают, что океаны Земли могут менять оттенки в зависимости от различных экологических условий. Например, если уровень серы повысится, океаны могут стать фиолетовыми из-за интенсивной вулканической активности и низкого уровня кислорода в атмосфере.

Точно так же океаны могут окрашиваться в красный цвет в условиях интенсивного тропического климата, когда из распадающихся пород образуются красные оксиды железа, которые реки затем переносят в океаны.

Читайте далее: Топ-10 новых открытий, связанных с Юпитером