Миллиард лет взаперти: микроскопический пузырёк в кристалле соли поведал о древней атмосфере Земли

Более миллиарда лет назад на территории нынешнего Онтарио плескалось мелководное субтропическое озеро, которое постепенно высохло и оставило после себя кристаллы каменной соли.

Фото: pixabay.com by obenbleibenstuttgart is licensed under Free for use under the Pixabay Content License

Соль

Внутри этих кристаллов сохранились микроскопические "карманы" рассола и пузырьки воздуха — фактически мини-капсулы времени с фрагментом древней атмосферы. Учёным удалось извлечь и проанализировать такой "вдох" мезопротерозоя. Об этом говорится в публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как каменная соль сохранила воздух прошлого

Когда озёрная вода испарялась, она превращалась в концентрированный рассол, а затем в кристаллы галита — минерала, который мы чаще называем каменной солью. В процессе роста кристалла часть жидкости и газов "запечатывалась" в микрополостях. Эти включения почти не меняются со временем, поэтому становятся редким источником прямых данных о древней атмосфере.

Образцы таких кристаллов нашли в древних отложениях на севере Онтарио и исследовали в Ренсселерском политехническом институте (RPI) в штате Нью-Йорк. Учёные давно знали, что соляные включения могут хранить воздух ранней Земли, но получить точные измерения сложно: в полостях есть и пузырьки газа, и рассол, а кислород и углекислый газ ведут себя в воде и в воздухе по-разному.

Что показали измерения кислорода и CO₂

Команда использовала лабораторные установки, специально созданные для таких анализов. Это позволило более уверенно разделять "газовую" и "водную" части и оценивать состав атмосферы.

Результаты указывают, что в мезопротерозое в атмосфере могло быть около 3,7% от современного уровня кислорода. Для учёных это неожиданно высокая величина: по логике, "кислородного запаса" могло хватать для более сложной жизни, но крупные многоклеточные организмы появились гораздо позже. Углекислого газа, по оценке авторов, было примерно в десять раз больше, чем в доиндустриальную эпоху, что могло помогать удерживать тепло при более "слабом" молодом Солнце и поддерживать относительно мягкий климат.

Почему "кислорода достаточно", а сложной жизни всё равно нет

Авторы предлагают аккуратное объяснение: один образец — это лишь моментальный "снимок" огромного временного промежутка. Он может отражать короткий эпизод повышенной кислородности, а не стабильный фон. Геологи нередко называют эту эпоху "скучным миллиардом" из-за общей атмосферной и геологической стабильности и сравнительно медленных эволюционных изменений.

Новые данные важны ещё и потому, что они помогают согласовать климатическую картину мезопротерозоя. Ранее косвенные оценки CO₂ иногда давали слишком низкие значения, плохо сочетающиеся с признаками отсутствия масштабного оледенения. Более высокие уровни CO₂, в сочетании с температурными подсказками, которые можно извлекать из самого солевого материала, позволяют рассматривать мезопротерозой как более тёплый и "земноподобный" период, чем думали раньше.