Naujas tyrimas, kurį vedė UCL (Londono universiteto koledžas) ir Jeilio tyrėjai, rodo, kad augalų atėjimas į Žemę maždaug prieš 400 milijonų metų pakeitė tai, kaip Žemė natūraliai reguliuoja savo klimatą.

Anglies ciklas – procesas, kurio metu anglis juda tarp uolų, vandenynų, gyvų būtybių ir atmosferos, veikia kaip natūralus Žemės termostatas, ilgą laiką reguliuojantis jo temperatūrą.

Naujame žurnale paskelbtame tyrime gamtaTyrimo metu mokslininkai apžvelgė praėjusių trijų milijardų metų uolienų pavyzdžius ir rado dramatiškų pokyčių, kaip šis ciklas veikė maždaug prieš 400 milijonų metų, kai augalai pradėjo kolonizuoti Žemę, įrodymų.

Konkrečiai, mokslininkai pastebėjo uoloje užfiksuoto jūros vandens chemijos pokyčius, rodančius reikšmingą pasaulinės purvo – „purvo fabriko“ – sudėties pasikeitimą iš vandenynų į sausumą.

Pirmosios autorės Borianos Kalderon-Asael mėginių ėmimas iš Ordovicos nuosėdų (kurių amžius yra 450 milijonų metų). Autorius: Ashley Hood

Kadangi vandenyne susidaręs purvas (atvirkštinis oro poveikis) išleidžia anglies dioksidą į atmosferą, o žemėje esantis purvas yra šalutinis cheminių oro sąlygų šalinimo produktas, pašalinantis anglies dioksidą iš oro, tai sumažina anglies kiekį atmosferoje, o tai sukelia planeta ir besikeičiantis klimatas, kintantys ledyniniai ir šiltesni periodai.

Tyrėjai teigė, kad perėjimą sukėlė sausumos augalų, palaikančių dirvožemį ir purvą sausumoje, paplitimas, anglies dreifo į vandenyną sustabdymas ir jūrų gyvybės augimas, naudojant grūdams ir ląstelių sienelėms silicį, pvz., Kempines, atskirai išėjo. ląsteliniai ir radioaktyvūs dumbliai (pirmuonių grupė), dėl kurio jūros vandenyje sumažėja silicio, reikalingo purvui susidaryti.

Vyresnysis autorius dr. Philippas Pughas von Strandmannas (UCL Žemės mokslai) sakė: „Mūsų tyrimas rodo, kad anglies ciklas beveik visoje Žemės istorijoje veikia labai skirtingai nei šiandien.

„Panašu, kad prieš 400–500 milijonų metų įvykusi transformacija siejama su dviem pagrindinėmis to meto biologinėmis naujovėmis: augalų plitimu sausumoje ir jūrinių organizmų, kurie ekstrahuoja silicį iš vandens, kad sukurtų savo griaučius, augimu ir ląstelių sienos.

Iki šio pokyčio atmosferos anglies dioksidas išliko padidėjęs ir stabilizavo visuotinį atšilimą. Nuo tada tarp ledynmečio ir šiltesnio laikotarpio mūsų klimatas atsimušė į priekį ir atgal. Šio tipo pokyčiai skatina evoliuciją ir šiuo laikotarpiu kompleksinio gyvenimo raida paspartėjo, sausumos gyvūnams formuojantis pirmą kartą.

„Atmosfera, kurioje nėra daug anglies, taip pat yra jautresnė pokyčiams, todėl žmonės gali lengviau paveikti klimatą degindami iškastinį kurą.”

Pirmoji autorė Boriana Calderon Asyl, Jeilio universiteto doktorantė, sakė: „Matuodami ličio izotopus uolose, aprėpiančiose didžiąją Žemės istorijos dalį, mes siekėme ištirti, ar kas nors pakeitė anglies ciklo veikimą dideliu laiko tarpu. kad taip buvo ir atrodo, kad šis pokytis susijęs su augalų ir sausumos gyvūnų, kurie jūroje naudoja silicį, augimu. „

Tyrimo metu mokslininkai išmatavo ličio izotopus 600 uolienų mėginių, paimtų iš daugybės skirtingų vietų visame pasaulyje. Ličio gamtoje yra du natūraliai stabilūs izotopai – vienas turi tris protonus ir tris neutronus, kitas – su trim protonais ir keturiais neutronais.

Kai žemėje lėtai susidaro molis, jis labai palaiko ličio-6, todėl aplinkiniame vandenyje gausu sunkesniojo izotopo – ličio-7. Analizuodami jų mėginius masių spektrometrija, mokslininkai nustatė padidėjusį ličio-7 kiekį jūros vandenyje, užfiksuotą uolienose. tai įvyko prieš 400 ir 500 milijonų metų, o tai rodo reikšmingą molio gamybos pasikeitimą Žemėje, sutampantį su augalų plitimu Žemėje. Žemė ir jūrų gyvybės atsiradimas naudojant silicį.

Žemėje purvas formuojasi kaip cheminio atmosferos liekana – pagrindinis ilgalaikis procesas, kurio metu anglies dioksidas pašalinamas iš atmosferos. Tai atsitinka, kai atmosferoje esanti anglis susijungia su vandeniu ir susidaro silpna rūgštis, anglies rūgštis, kuri lietaus metu krinta ant žemės ir tirpdo uolienas, išskirdama jonus, įskaitant kalcio jonus, tekančius į vandenyną. Galų gale anglis yra įstrigusi uolose vandenyno dugne. Priešingai, augalų fotosintezė panaikina anglies pašalinimą, kai augalai suyra, ir tai retai veikia anglies dvideginio kiekį per ilgesnį nei kelis šimtus metų laikotarpį.

Kai vandenyje susidaro purvas, anglis lieka vandenyje ir galiausiai išsiskiria į orą kaip vykstančios anglies mainų, vykstančių orui susitikus su vandeniu, dalis.

Nuoroda: „Anglies ir silicio ciklų evoliucijos ličio-izotopo perspektyva“, Boriana Calderon-Asyl, Joachim AR Kacchinov, Noah J. Blanavsky, Ashley v. S. Hudas, Matthew Dillingeris, Ericas J. Belfreudas, Davidas S. Jonesas, Axelis Hoffmannas, JAV „Frantz“, Frances A. McDonald, Zhongyang Wang, Terry T. Eason, Jack J. Murphy, John A. Higgins, A. Joshua West, Malcolm W. Wallace, Dan Asel ir Philip AE Pugh von Strandmann , 2021 m. Liepos 14 d., gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03612-1

Tyrimui pritarė Europos tyrimų taryba ir NASA.