Замедление вращения Земли могло повлиять на появление кислорода в атмосфере
С момента своего образования около 4,5 миллиардов лет назад Земля постепенно замедляет вращение, из-за чего продолжительность суток увеличивается. Хотя этот процесс незаметен в масштабах человеческой жизни, за огромные промежутки времени он приводит к значительным изменениям. Одно из них, возможно, стало ключевым для жизни на планете: согласно исследованию 2021 года, увеличение длины дня связано с насыщением атмосферы кислородом.
Около 2,4 миллиардов лет назад цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, начали активно размножаться и производить кислород в качестве побочного продукта метаболизма. Ученые предположили, что более длинные дни могли способствовать этому процессу.
«Главный вопрос в науках о Земле — как атмосфера планеты насытилась кислородом и какие факторы повлияли на сроки этого события», — пояснил микробиолог Грегори Дик из Мичиганского университета. По его словам, скорость вращения Земли, то есть продолжительность суток, могла сыграть важную роль в этом процессе.
Замедление вращения планеты связано с гравитационным влиянием Луны, которая постепенно удаляется, тормозя Землю. Согласно данным, 1,4 миллиарда лет назад сутки длились всего 18 часов, а 70 миллионов лет назад — на полчаса меньше, чем сейчас. Сегодня день увеличивается на 1,8 миллисекунды за столетие.
Второй ключевой фактор — Великое кислородное событие, когда резкий рост количества цианобактерий привел к значительному повышению уровня кислорода в атмосфере. Без этого, как считают ученые, сложная жизнь на Земле могла бы не возникнуть. Однако до сих пор неясно, почему это произошло именно в тот период, а не раньше.
Чтобы разобраться в этом, исследователи изучили цианобактерии в микробных матах в озере Гурон. Оказалось, что эти микроорганизмы начинают активно вырабатывать кислород только через несколько часов после восхода солнца, а их «рабочий» период ограничен.
«Два 12-часовых дня не эквивалентны одному 24-часовому, потому что выделение кислорода зависит не только от света, но и от скорости молекулярной диффузии», — объяснил океанограф Брайан Арбик.
Моделирование показало, что увеличение продолжительности дня могло повлиять не только на Великое кислородное событие, но и на последующее насыщение атмосферы кислородом 550–800 миллионов лет назад.
«Мы связали физические законы, действующие на совершенно разных масштабах — от молекулярной диффузии до планетарной механики», — отметил ученый Арджун Ченну.
Исследование, опубликованное в журнале , помогает лучше понять, как взаимодействие космических и биологических процессов сформировало условия для жизни на Земле.