Примерно три миллиарда лет назад продолжительность дня на Земле значительно отличалась от привычной нам. Сутки могли длиться всего шесть часов. Геологические данные информируют нас о том, что количество кислорода в атмосфере резко увеличилось, а количество углекислого газа уменьшилось.
Идея рассмотреть вместе продолжительность дня и содержание кислорода в атмосфере пришла в голову микробиологу Джудит Клатт и её группе исследователей относительно недавно. Они приняли решение изучить то, как короткие дни могли позволить цианобактериям процветать.
Для этого исследования группе пришлось изучать уникальную экосистему дна озера Гурон, а именно, так называемую воронку Мидл-Айленда. Они объединили измерения концентрации кислорода в богатой цианобактериями воронке и эксперименты в лаборатории с компьютерными моделями вращения Земли.
Результаты исследования оказались неоднозначными и полностью не решали загадку. Однако, по сообщению команды, полученные данные допустили возможность того, что данные процессы могут развиваться и за пределами нашей экосистемы.
Наш привычный 24-часовой формат дня был достигнут благодаря замедлению вращения нашей планеты примерно за 4,5 миллиарда лет, основная причина этого может быть связана с приливами.
Приливы и волны напрямую связаны с мощным обменом энергии между Луной и Земным мировым океаном. При движении по орбите, Луна притягивает за собой океан. Волны реагируют на это приливами и отливами, вызванными трением воды о дно океана.
Впоследствии, это трение вытягивает энергию вращения Земли и увеличивает продолжительность дня. Это очень медленный процесс, протекающий в течение сотни миллионов лет, заметить это невозможно.
Существует также множество альтернативных версий скорости вращения земли. Одна из таких, актуальная с конца 80-х годов прошлого века, устанавливает, что дни становились длиннее примерно до 2,5 миллиарда лет назад, тогда продолжительность стабилизировалась на отметке в 21 час и оставалась неизменной до определённого времени.
В тот момент, по предположениям разработчиков модели, Земля и Луна достигли так называемого резонанса. Благодаря тому что Солнце нагревает одну сторону нашей планеты больше, расширяя океан и атмосферу, это даёт земле толчок вперёд по её вращению.
Приливы смогли победить Солнце в этом поединке, до начала резонанса системы. И при достижении этой золотой середины, скорость вращения могла не меняться в течение долгого времени.
Группа исследователей под предводительством Клатт выявили синхронизацию событий наступления резонансного 21-часового дня и период выброса большого количества кислорода.
Вода, в исследуемой воронке глубиной в 75 футов имеет высокое содержание серы и малое количество кислорода. Клатт обнаружила что находящиеся там микробы находятся на грани вымирания.
Всё дело в естественном механизме – диффузии, из-за которого кислород перемещается из области большой концентрации в область меньшей. Что сравнимо с открыванием газировки, когда пузырьки газа вырываются наружу.
Таким образом, в короткие дни цианобактерии активировались и выключались, когда в длинные дни они фотосинтезировали больший промежуток времени, создавая большее количество кислорода, который поднимаясь со дна вверх, обогащали атмосферу.
Лабораторные исследования показали реальность этого процесса. Микробные маты при длительном воздействии дневного света, источали больше кислорода в атмосферу. Это доказывает, что цианобактерии имели неотъемлемую роль в изменении продолжительности дня на земле, а не старались подстроиться под уже существующие изменения. Исследование команды представлено в журнале Nature Geosciences Источник статьи: National Geographic
