Oceanele Pământului erau verzi – și ar putea într -o zi să devină violet, spun oamenii de știință

Aproape trei patru Pământ este acoperit de oceane, făcând planeta să pară un Dot albastru pal din spațiu. Dar cercetătorii japonezi au făcut un caz convingător că Pământul oceane au fost odată verzi, într -un Studiu publicat în Nature.

Motivul pentru care oceanele Pământului ar fi putut arăta diferit în trecutul antic este legarea cu chimia și evoluția lor fotosinteză. În calitate de student la geologie, am fost învățat despre importanța unui tip de depozit de rocă cunoscut sub numele de Formarea de fier cu bandă În înregistrarea istoriei planetei.

Bandă fier Formațiile au fost depuse în Eoni arheani și paleoproterozoiciaproximativ între 3,8 și 1,8 miliarde cu ani în urmă. Viața de atunci era limitată la un singur organisme celulare din oceane. Continentele erau un peisaj steril de roci și sedimente gri, maro și negru.

Ploaia căzând pe stânci continentale a dizolvat fierul care a fost apoi transportat în oceane de râuri. Alte surse de fier au fost vulcani pe fundul oceanului. Acest fier va deveni important mai târziu.

Eonul arhaean a fost un moment în care Atmosfera Pământului și oceanul erau lipsite de oxigen gazous, dar și atunci când primele organisme care au generat energie din lumina soarelui au evoluat. Aceste organisme au folosit fotosinteza anaerobă, ceea ce înseamnă că pot face fotosinteză în absența oxigenului.

Acesta a declanșat modificări importante, deoarece un produs secundar al fotosintezei anaerobe este gazul de oxigen. Gaz de oxigen legat de fier în apa de mare. Oxigenul a existat doar ca gaz în atmosferă, după ce fierul apei de mare nu a putut neutraliza mai mult oxigen.

În cele din urmă, fotosinteza timpurie a dus la „mare eveniment de oxidare”un punct de cotitură ecologic major care a făcut viață complexă pe pământ posibil. Acesta a marcat trecerea de la un pământ în mare parte fără oxigen la unul cu cantități mari de oxigen în ocean și atmosferă.

„Benzile” diferitelor culori în formațiuni de fier cu bandă înregistrează această schimbare cu o alternanță între depozitele de fier depuse în absența oxigenului și a fierului oxidat roșu.

Cazul pentru oceanele verzi

Cazul recent al hârtiei pentru oceanele verzi din eonul arhaean începe cu o observație: apele din jurul insulei vulcanice japoneze Iwo Jima au o nuanță verzuie legată de O formă de fier oxidat – Fe (III). Algele albastre-verzi prosperă în apele verzi care înconjoară insula.

În ciuda numelui lor, algele albastru-verde sunt bacterii primitive și nu alge adevărate. În Eonul Archaean, strămoșii algelor moderne albastru-verde au evoluat alături de alte bacterii care folosesc fier feros în loc de apă ca sursă de electroni pentru fotosinteză. Acest lucru indică niveluri ridicate de fier în ocean.

Organismele fotosintetice folosesc pigmenți (în mare parte clorofilă) în celulele lor pentru a transforma CO₂ în zaharuri folosind energia soarelui. Clorofila oferă plantelor culoarea lor verde. Algele albastre-verzi sunt particulare, deoarece poartă pigmentul de clorofilă comună, dar și un al doilea pigment numit Phycoerythrobilină (PEB).

În hârtia lor, Cercetătorii a constatat că algele moderne de albastru modern, proiectate genetic, cu PEB cresc mai bine în apele verzi. Deși clorofila este excelentă pentru fotosinteză în spectrele luminii vizibile pentru noi, PEB pare a fi superioară în condiții de lumină verde.

Înainte de creșterea fotosintezei și a oxigenului, oceanele Pământului conțineau fierul redus dizolvat (fierul depus în absența oxigenului). Oxigenul eliberat de creșterea fotosintezei în Eon arhean a dus apoi la fier oxidat în apa de mare. Simulările computerizate ale hârtiei au descoperit, de asemenea, oxigenul eliberat de fotosinteza timpurie a dus la o concentrație suficient de mare de particule de fier oxidate pentru a transforma apa de suprafață.

Odată ce tot fierul din ocean a fost oxidat, oxigenul liber (0₂) a existat în oceanele și atmosfera Pământului. Deci, o implicație majoră a studiului este că Dot Pale-Green Lumile privite din spațiu sunt planete bune candidate pentru a adăposti viața fotosintetică timpurie.

Înrudite: Un misterios „gaură neagră” în Oceanul Pacific, care a stârnit zvonuri sălbatice online

Schimbările în chimia oceanului au fost treptate. Perioada arhaană a durat 1,5 miliarde de ani. Aceasta este mai mult de jumătate din istoria Pământului. Prin comparație, întreaga istorie a ascensiunii și evoluției vieții complexe reprezintă aproximativ o a opta din istoria Pământului.

Aproape sigur, culoarea oceanelor s -a schimbat treptat în această perioadă și potențial oscilat. Acest lucru ar putea explica de ce algele albastru-verde au evoluat ambele forme de pigmenți fotosintetici. Clorofila este cea mai bună pentru lumina albă, care este tipul de soare pe care îl avem astăzi. Profitarea luminii verzi și albe ar fi fost un avantaj evolutiv.

Oceanele ar putea schimba din nou culoarea?

Lecția din hârtia japoneză recentă este că culoarea oceanelor noastre este legată de chimia apei și de influența vieții. Ne putem imagina diferite culori ale oceanului, fără a împrumuta prea mult din science fiction.

Oceanele purpurii ar fi posibile pe pământ dacă Nivelurile de sulf au fost mari. Acest lucru ar putea fi legat de o activitate vulcanică intensă și de un conținut scăzut de oxigen în atmosferă, ceea ce ar duce la dominanța Bacterii cu sulf purpuriu.

Oceanele roșii sunt, de asemenea, teoretic posibile sub climă tropicală intensă când Fier oxidat roșu Forme din descompunerea rocilor pe pământ și este transportat în oceane de râuri sau vânt. Sau dacă un tip de alge legat de „maree roșie” a venit să domine oceanele de suprafață.

Aceste alge roșii sunt frecvente în zonele cu o concentrație intensă de îngrășământ, cum ar fi azot. În oceanele moderne, acest lucru tinde să se întâmple în Coasta aproape de canalizări.

Pe măsură ce soarele nostru îmbătrânește mai întâi devin mai strălucitor ceea ce duce la creșterea evaporării suprafeței și a luminii UV intense. Acest lucru poate favoriza bacteriile cu sulf purpuriu care trăiesc în ape adânci fără oxigen.

Acesta va duce la nuanțe mai violet, maro sau verzi în zonele de coastă sau stratificate, cu o culoare albastră mai puțin profundă în apă, pe măsură ce fitoplanctonul declin. În cele din urmă, oceanele se vor evapora complet pe măsură ce soarele se extinde pentru a cuprinde orbita Pământului.

În timp geologic, nimic nu este permanent și schimbările în culoarea oceanelor noastre sunt, prin urmare, inevitabile.

Acest articol editat este republicat din Conversația sub licență Creative Commons. Citiți Articol original.

Obțineți cele mai fascinante descoperiri din lume livrate direct în căsuța de e -mail.