Ранняя Земля была более негостеприимна для жизни, чем считалось ранее

Согласно новому компьютерному моделированию, в течение длительных периодов последних 2,4 миллиарда лет Земля могла быть более негостеприимной для жизни, чем считали ученые ранее.

Используя современную климатическую модель, исследователи теперь считают, что уровень ультрафиолетового (УФ) излучения, достигающего поверхности Земли, можно было недооценить, при этом уровни ультрафиолетового излучения были в десять раз выше.

Ультрафиолетовое излучение испускается солнцем и может повредить и разрушить биологически важные молекулы, такие как белки.

Последние 2,4 миллиарда лет представляют собой важную главу в развитии биосферы.

Уровни кислорода в атмосфере выросли с почти нуля до значительных количеств, причем концентрации колебались, но в конечном итоге достигли современных концентраций примерно 400 миллионов лет назад.

В это время сушу стали заселять более сложные многоклеточные организмы и животные.

Грегори Кук, доктор наук из Университета Лидса, руководивший исследованием, сказал, что полученные результаты поднимают новые вопросы об эволюционном влиянии УФ-излучения, поскольку известно, что многие формы жизни подвергаются негативному воздействию интенсивных доз УФ-излучения.

Он сказал: «Мы знаем, что УФ-излучение может иметь катастрофические последствия, если жизнь подвергается слишком большому воздействию. Например, он может вызвать рак кожи у человека. Некоторые организмы обладают эффективными защитными механизмами, и многие из них могут восстанавливать некоторые повреждения, вызванные УФ-излучением.

«Хотя повышенное количество УФ-излучения не могло помешать возникновению или эволюции жизни, оно могло действовать как давление отбора, при котором организмы лучше справлялись с большим количеством УФ-излучения, получая преимущество».

Исследование — пересмотренная нижняя оценка содержания озона в течение насыщенной кислородом истории Земли — опубликовано сегодня (01.05.2022) в научном журнале Royal Society Open Science (статья будет доступна по адресу https://doi.org/10.1098/). rsos.211165, когда эмбарго снимется).

Количество УФ-излучения, достигающего Земли, ограничено озоном в атмосфере, который исследователи описывают как «… одну из самых важных молекул для жизни» из-за его роли в поглощении УФ-излучения, когда оно проникает в атмосферу Земли.

Озон образуется в результате солнечного света и химических реакций, и его концентрация зависит от уровня кислорода в атмосфере.

В течение последних 40 лет ученые считали, что озоновый слой способен защитить жизнь от вредного ультрафиолетового излучения, когда уровень кислорода в атмосфере достигает примерно одного процента по сравнению с нынешним атмосферным уровнем.

Новое моделирование бросает вызов этому предположению. Это предполагает, что уровень необходимого кислорода мог быть намного выше, возможно, от 5% до 10% от нынешних уровней в атмосфере.

В результате были периоды, когда уровни УФ-излучения на поверхности Земли были намного выше, и так могло быть на протяжении большей части истории Земли.

Г-н Кук сказал: «Если наше моделирование свидетельствует об атмосферных сценариях во время насыщенной кислородом истории Земли, то на протяжении более миллиарда лет Земля могла купаться в УФ-излучении, которое было гораздо более интенсивным, чем считалось ранее.

«Это могло иметь поразительные последствия для эволюции жизни. Точно неизвестно, когда появились животные или с какими условиями они столкнулись в океанах или на суше.

Однако, в зависимости от концентрации кислорода, животные и растения могли столкнуться с гораздо более суровыми условиями, чем современный мир. Мы надеемся, что в будущем можно будет изучить полное эволюционное влияние наших результатов ».

Результаты также приведут к новым предсказаниям атмосфер экзопланет. Экзопланеты — это планеты, которые вращаются вокруг других звезд.

Присутствие некоторых газов, в том числе кислорода и озона, может указывать на возможность существования внеземной жизни, и результаты этого исследования помогут в научном понимании условий на поверхности других миров.

Исследование финансировалось Советом по науке и технологиям Великобритании и проводилось в сотрудничестве с учеными из Национального центра атмосферных исследований, Университета Рутгерса и Городского университета Нью-Йорка, все из которых находятся в США.