Когда около полутора миллиардов лет назад древний суперконтинент Нуна начал распадаться, это событие стало началом цепочки геологических и биологических перемен, которые кардинально изменили лицо планеты. Новое исследование показало: именно этот процесс создал условия, в которых могла зародиться сложная жизнь.
Учёные долгое время считали период между 1,8 и 0,8 миллиарда лет назад вялым и однообразным. Его даже прозвали "скучным миллиардом" — временем без особых климатических, геохимических и биологических потрясений. Однако современные данные рисуют иную картину.
"Этот термин был придуман для описания длительного периода геохимической, климатической и биологической стабильности в истории Земли", — пояснил профессор геофизики Дитмар Мюллер Сиднейского университета.
По словам учёного, результаты новых моделирований доказывают, что тектоническая активность в этот период была гораздо выше, чем предполагалось. Распад Нуны не просто изменил очертания континентов — он стал толчком для формирования новых экосистем.
Исследователи воссоздали движение плит и баланс углерода за последние 1,8 миллиарда лет. Их расчёты показали: по мере того как части суперконтинента расходились, на Земле стало больше мелководных морей. Площадь этих шельфов за 350 миллионов лет удвоилась — до 130 000 километров.
Мелководные моря отличались умеренным климатом и высоким содержанием кислорода. Именно в таких условиях жизнь могла не просто выживать, а развиваться. В это же время зоны субдукции — области, где одна тектоническая плита уходит под другую, — сокращались.
Так как субдукция напрямую связана с вулканизмом, уменьшение этих зон снизило объём углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Планета начала остывать, атмосфера постепенно обогащалась кислородом — ключевым элементом для будущих живых организмов.
"Мы считаем, что эти обширные континентальные шельфы и мелководья были важнейшими экологическими инкубаторами", — отметил доцент Университета Аделаиды Юрай Фаркаш.
Учёные предполагают, что стабильные и богатые питательными веществами моря стали естественными лабораториями, где могли появляться и развиваться новые формы жизни. В первую очередь — эукариоты, клетки которых содержат ядро и специализированные органеллы. Именно от них произошли все растения, животные и грибы.
| Показатель | До распада | После распада |
|---|---|---|
| Количество мелководных морей | Минимальное | Увеличилось вдвое |
| Объём CO₂ в атмосфере | Высокий из-за активного вулканизма | Существенно снизился |
| Климат | Тёплый и нестабильный | Более прохладный и умеренный |
| Уровень кислорода | Низкий | Повышенный |
| Биологическая активность | Примитивные организмы | Появление эукариот |
Распад суперконтинента вызвал не только тектонические сдвиги, но и химические изменения. Когда на новом океаническом дне вода взаимодействовала с породами, углерод связывался и откладывался в виде карбонатов. Это дополнительно снижало уровень CO₂ и стабилизировало климат.
"Дно океана подверглось изменениям в результате циркуляции гидротермальных флюидов и накопления углерода в виде карбонатных цементов", — сказал Мюллер.
Этот процесс стал важным фактором в создании атмосферы, благоприятной для фотосинтеза и дальнейшей эволюции жизни.
Используют модели движения плит и геохимических циклов.
Сопоставляют слои пород по всему миру, чтобы восстановить очертания древних континентов.
Анализируют изотопы углерода и серы, чтобы понять уровень кислорода и CO₂ в прошлом.
Создают компьютерные симуляции, которые показывают, как изменялись климат и морская биосфера.
Ошибка: считать "скучный миллиард" мёртвым периодом.
Последствие: недооценка геологической и биологической динамики Земли.
Альтернатива: рассматривать этот этап как основу для появления эукариот и последующей эволюции.
Если бы суперконтинент сохранился, климат Земли мог остаться жарким и нестабильным, а уровень кислорода — крайне низким. Вероятно, сложная жизнь не появилась бы ещё миллиарды лет.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Создание новых экосистем | Повышенные риски вулканизма |
| Снижение концентрации CO₂ | Долгие периоды тектонической нестабильности |
| Обогащение океанов кислородом и минералами | Возможные климатические колебания |
Как учёные определяют возраст окаменелостей эукариот?
С помощью радиометрического анализа минералов, окружающих окаменелости, и химического состава породы.
Почему именно мелководье способствовало развитию жизни?
На мелководье больше солнечного света и кислорода, а также приток минеральных веществ с континентов.
Что сегодня напоминает о распаде Нуны?
Современные континенты — результат тех же тектонических процессов, начавшихся более миллиарда лет назад.
Миф: в "скучный миллиард" жизнь полностью остановилась.
Правда: именно тогда появились первые сложные клетки — основа будущих многоклеточных организмов.
Миф: суперконтиненты распадаются из-за катастроф.
Правда: это естественный цикл движения литосферных плит.
Миф: вулканы только вредят жизни.
Правда: они регулируют состав атмосферы и обеспечивают планету необходимыми элементами.
Площадь мелководных морей в тот период превышала современную береговую линию Земли более чем втрое.
Эукариоты появились примерно через 750 миллионов лет после начала распада Нуны.
Уровень кислорода в атмосфере вырос в десятки раз, что подготовило планету к появлению животных.
"Следующим шагом будет поиск более хорошо сохранившихся окаменелостей эукариот, чтобы задокументировать их раннюю эволюцию", — заключил Мюллер.
Период распада Нуны — один из важнейших этапов геологической истории. Он предшествовал формированию Родинии, следующего суперконтинента, и стал основой для дальнейшей эволюции планеты. Именно тогда Земля впервые обрела баланс между вулканической активностью и биосферой, который позволил ей стать домом для живых существ.
Источник: Earth and Planetary Science Letters (EPSL).