Наука и технологии 13 април 2025 г. · 0 коментара
Земните океани не винаги са били сини. Кредит за изображение: CC BY-SA 3.0 Babyiesan
Веднъж, отдавна в далечното минало на Земята, океаните на планетата може би са превърнали доста необичаен цвят.
Седрик М. Джон: Близо три четвърти от Земята са покрити от океани, което прави планетата да изглежда като бледосиня точка от космоса. Но японските изследователи са направили убедителен случай, че някога земните океани са били зелени, в проучване, публикувано в природата.
Причината Земята океани може да изглежда различно в древното минало, е свързана с тяхната химия и еволюцията на фотосинтезата. Като студент по геология бях научен за значението на вид скален находище, известен като обвързаната формация на желязо при запис на историята на планетата.
Оформените железни образувания бяха отложени в еновете на Археанските и палеопротерозойските еони, приблизително между 3,8 и 1,8 милиарда години. Тогава животът беше ограничен до един клетъчен организми в океаните. Континентите бяха безплоден пейзаж от сиви, кафяви и черни скали и утайки.
Дъжд, падащ върху континентални скали, разтворено желязо, което след това се пренасяше в океаните от реките. Други източници на желязо бяха вулкани на океанското дъно. Това желязо ще стане важно по -късно.
Архайската Еон беше време, когато земната атмосфера и океан бяха лишени от газообразен кислород, но и когато се развиха първите организми, генериращи енергия от слънчева светлина. Тези организми използват анаеробна фотосинтеза, което означава, че могат да правят фотосинтеза при липса на кислород.
Той предизвика важни промени като страничен продукт на анаеробната фотосинтеза е кислородният газ. Кислородният газ, свързан с желязо в морска вода. Кислородът съществува само като газ в атмосферата, след като желязото от морска вода може да неутрализира не повече кислород.
В крайна сметка ранната фотосинтеза доведе до „голямото събитие на окисляване“, основен екологичен повратен момент, който направи възможен сложен живот на Земята. Той бележи прехода от голяма земя без кислород към една с големи количества кислород в океана и атмосферата.
“Лентите” от различни цветове в обвързаните железни образувания записват това изместване с редуване между отлагания на желязо, отложени при отсъствие на кислород и червено окислено желязо.
Случаят за зелени океани
Случаят на неотдавнашния документ за зелените океани в археанския Eon започва с наблюдение: Водите около японския вулканичен остров Иво Джима имат зеленикав оттенък, свързан с форма на окислено желязо – Fe (III). Синьо-зелените водорасли процъфтяват в зелените води около острова.
Въпреки името си, синьо-зелените водорасли са примитивни бактерии, а не истински водорасли. В археанския EON предците на съвременните синьо-зелени водорасли се развиват заедно с други бактерии, които използват желязо, вместо вода като източник на електрони за фотосинтеза. Това сочи високи нива на желязо в океана.
Фотосинтетичните организми използват пигменти (най -вече хлорофил) в своите клетки, за да трансформират CO, в захари, използвайки енергията на слънцето. Хлорофилът дава на растенията зеления им цвят. Синьо-зелените водорасли са особени, защото носят обикновения пигмент на хлорофил, но също така и втори пигмент, наречен фикоеритробилин (PEB).
В своя документ изследователите откриха, че генетично проектираха съвременни синьо-зелени водорасли с PEB растат по-добре в зелените води. Въпреки че хлорофилът е чудесен за фотосинтезата в спектрите на светлината, видима за нас, PEB изглежда превъзхожда при зелени светлини.
Преди възхода на фотосинтезата и кислорода, земните океани съдържат разтворено намалено желязо (желязо, отложено при отсъствие на кислород). Кислородът, освободен от възхода на фотосинтезата в Archean EON, след това доведе до окислено желязо в морска вода. Компютърните симулации на хартията също откриха кислород, освободен от ранната фотосинтеза, доведе до достатъчно висока концентрация на окислени железни частици, за да се обърне повърхностната вода зелено.
След като цялото желязо в океана се окислява, в земните океани и атмосферата съществува свободен кислород (0â ‚). Така че основно значение на изследването е, че бледозелените точки на точките, гледани от космоса, са добри кандидати планети за придобиване на ранен фотосинтетичен живот.
Промените в химията на океана бяха постепенни. Архайският период продължи 1,5 милиарда години. Това е повече от половината от историята на Земята. За сравнение, цялата история на възхода и еволюцията на сложния живот представлява около осма от историята на Земята.
Почти сигурно цветът на океаните се променя постепенно през този период и потенциално се колебае. Това може да обясни защо синьо-зелените водорасли еволюират и двете форми на фотосинтетични пигменти. Хлорофилът е най -подходящ за бяла светлина, която е типът слънчева светлина, който имаме днес. Възползването от зелена и бялата светлина би било еволюционно предимство.
Може ли океаните отново да променят цвета си?
Урокът от скорошната японска хартия е, че цветът на нашите океани е свързан с химията на водата и влиянието на живота. Можем да си представим различни океански цветове, без да вземем твърде много от научната фантастика.
Лилавите океани биха били възможни на земята, ако нивата на сяра са високи. Това може да бъде свързано с интензивна вулканична активност и ниско съдържание на кислород в атмосферата, което би довело до доминиране на лилави серни бактерии.
Червените океани също са теоретично възможни при интензивен тропически климат, когато червените окислени железни форми от разпадането на скали по сушата и се пренасят до океаните чрез реки или ветрове. Или ако тип водорасли, свързани с “червени приливи”, доминират в повърхностните океани.
Тези червени водорасли са често срещани в области с интензивна концентрация на тор като азот. В съвременните океани това има тенденция да се случва по бреговата ивица в близост до канализацията.
С напредването на нашето слънце първо ще стане по -ярка, водеща до повишено повърхностно изпаряване и интензивна UV светлина. Това може да благоприятства лилавите серни бактерии, живеещи в дълбоки води без кислород.
Това ще доведе до повече лилави, кафяви или зелени нюанси в крайбрежните или стратифицирани райони, с по -малко наситено син цвят във вода, тъй като фитопланктонът намалява. В крайна сметка океаните ще се изпарят напълно, докато слънцето се разширява, за да обхване орбитата на земята.
В геоложки времеви граници нищо не е постоянно и следователно промените в цвета на океаните ни са неизбежни.
Седрик М. Джон, професор и ръководител на науката за данни за околната среда и устойчивостта, Лондонския университет в Лондон Queen Mary
Тази статия е преиздадена от разговора под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)