Новое исследование глобального углеродного цикла Земли поможет оценить обитаемость других планет

Исследование раскрыло важные новые данные об эволюции кислорода, углерода и других жизненно важных элементов за всю историю Земли. Это может помочь оценить, на каких других планетах может развиться жизнь — от растений до животных и человека.

Исследование, опубликованное в Nature Geoscience и возглавляемое учёным из Бристольского университета, впервые показывает, как накопление богатых углеродом пород ускорило производство кислорода и его выброс в атмосферу. До сих пор точный механизм обогащения атмосферы кислородом оставался загадкой и порождал противоречивые объяснения.

Поскольку углекислый газ постоянно выбрасывается вулканами, он попадает в океан и образует породы, такие как известняк. По мере накопления глобальных запасов этих пород, они могут высвобождать свой углерод во время тектонических процессов, включая горообразование и метаморфизм.

Используя эти знания, учёные создали уникальную сложную компьютерную модель, чтобы точнее отследить ключевые изменения в циклах углерода, питательных веществ и кислорода в глубокой истории Земли, за более чем 4 миллиарда лет жизни планеты.

Ведущий автор, биогеохимик доктор Льюис Олкотт, лектор наук о Земле в Бристольском университете, заявил: «Этот прорыв важен и увлекателен, потому что может помочь нам понять, как планеты, отличные от Земли, имеют потенциал для поддержания разумной, дышащей кислородом жизни.

Ранее у нас не было чёткого представления, почему кислород вырос от очень низких концентраций до современных, поскольку компьютерные модели ранее не могли точно смоделировать все возможные обратные связи вместе. Это озадачивало учёных десятилетиями и породило разные теории».

Открытие указывает, что более старые планеты, возникшие миллиарды лет назад, как Земля, могут иметь лучшие перспективы для накопления достаточного количества богатых углеродом отложений в своей коре. Это может способствовать быстрой переработке углерода и питательных веществ для жизни.

Результаты показали, что это постепенное обогащение коры углеродом приводит к постоянно растущим темпам рециркуляции углерода и различных минералов, включая питательные вещества, необходимые для фотосинтеза — процесса, при котором зелёные растения используют солнечный свет для поглощения питательных веществ из углекислого газа и воды. Этот цикл, следовательно, постоянно ускоряет производство кислорода на протяжении истории Земли.

Исследование, начатое, когда доктор Олкотт был постдокторантом Хатчинсона в Йельском университете в США, прокладывает путь для будущей работы по дальнейшему раскрытию сложных взаимосвязей между температурой планеты, кислородом и питательными веществами.

Соавтор профессор Бенджамин Миллс, профессор эволюции земных систем в Университете Лидса, сказал: «У нас много информации о далёких звёздах и размерах планет, которые вращаются вокруг них. Вскоре это можно будет использовать для прогнозирования потенциальной химии планеты, а новые достижения в технологии телескопов должны позволить нам узнать, правы ли мы».