Ископаемые окаменелости меняют историю Земли

В засушливом, залитом Солнцем северо-западном уголке Австралии, расположенном  в районе Тропика Козерога, поверхность Земли сильно подвергается воздействию атмосферы. К югу от Порт-Хедленда, на побережье, можно увидеть скалы, формы которых смягчены временем. Они являются частью региона под названием Pilbara Craton, который сформировался около 3,5 миллиардов лет назад, когда Земля была совсем юной. Внутри этих скал, есть крошечные трубки видимые только через микроскоп. Некоторые выглядят как петроглифы, изображающие торнадо; другие похожи на сплюснутых червей. Эти трубки являются одними из самых противоречивых образцов породы, когда-либо найденных на этой планете, и они могут представлять собой одни из самых древних форм жизни, когда-либо найденных учеными.

В прошлом месяце исследователи открыли еще один этап в десятилетних дебатах о природе этих форм. По словам Джона Вэлли , геохимика из Университета Висконсина, эти находки представляют собой ископаемую жизнь, и датируются 3,465 миллиардами лет тому назад. Если ученый и его команда правы, то окаменелости говорят, что жизнь существовала уже на ранней стадии бурной молодости планеты.

Обнаруженные окаменелости (микрофиссилии)  добавляются к перечню открытий, которые создают новую историю древней Земли. В прошлом году отдельные группы исследователей выкопали, измельчили и обработали лазером образцы породы, которые могут содержать следы жизни, существовавшей 3,7, 3,95 и, возможно, даже 4,28 миллиарда лет назад. Все эти микрофоссилии – и связанные с ними химические данные – горячо обсуждаются исследователями. Все они ставят под сомнение традиционную историю нашей планеты.

В этой истории утверждается, что за полмиллиарда лет после образования Земля была чрезвычайно горячей. Мир тогда был характерен активным вулканизмом и подвергался бомбардировке другими планетарными телами, создавая такую адскую среду, что эта геологическая эпоха названа Катархеем по аналогии с греческим подземным миром. До тех пор, пока особо сильный дождь астероидов не закончится, примерно 3,8 миллиарда лет назад, ситуация не изменилась.

Но новые данные меняют. Теперь многие геологи  считают, что Земля, возможно, была теплой и водянистой с самого начала. Самые старые изученные породы из отчета свидетельствуют о том, что части земной коры охладились и затвердели 4,4 миллиарда лет назад . Кислород, присутствующий в этих древних породах свидетельствует о том, что планета имела воду еще 4,3 миллиарда лет назад. И вместо эпохальной, окончательной бомбардировки метеоритами, интенсивность их ударов могла бы медленно снижаться, то тех пор, пока Солнечная система не приняла свою нынешнюю конфигурацию.

«Скорее всего в самом начале все было похоже на современный мир. Была вода, потенциально стабильная кора. Не исключено, что это был обитаемый мир и в нем была жизнь, – сказала Элизабет Белл , геохимик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

В совокупности, последние данные о древней Земле и Луне рисуют картину совершенно другой Земли Катархея: это был крепкий, умеренный и водянистый мир, обитаемый с самого начала своей истории.

Древние ключи

Земля сформировалась около 4,54 миллиарда лет назад из пыли и камней, оставшихся после рождения Солнца. Небольшие остатки материала постоянно падали на новорожденную планету, нагревая ее и снабжая радиоактивными материалами, которые еще больше нагревали ее изнутри. Океаны магмы покрывали поверхность Земли. В те времена Земля была не столько скалистой планетой, сколько морем лавы.

Вскоре после того, как Земля сформировалась, ударившее в нее тело размером с нынешний Марс, возможно, снова разрушило Землю, что привело к формированию Луны. Метеоритные удары продолжались, создавая кратеры размерами до 1000 километров. В стандартной  теории рождения Земли эти удары достигли кульминации в результате явления, названного поздней тяжелой бомбардировкой, также известной как лунный катаклизм, при котором астероиды эмигрировали во внутреннюю Солнечную систему и падали на скалистые планеты. На протяжении этой ранней эры, закончившейся около 3,8 миллиардов лет назад, Земля была расплавлена ​​и не могла иметь твердую кору, не говоря уже о жизни.

Люси Рединг-Икканда / Журнал Quanta

Но несколько десятилетий назад эта история начала меняться, в основном благодаря крошечным кристаллам, называемым цирконами. Драгоценные камни рассказывают о более прохладном, влажном и, возможно, пригодном для жизни мире еще в 4,3 миллиарда лет назад. В последние годы найденные в древних скалах окаменелости, еще больше укрепили уверенность ученых в более спокойном  климате древнего мира. Последним примером такой находки являются микрофоссилии Pilbara Craton.

Сегодня самые старые доказательства возможной жизни, в которых многие ученые сомневаются или прямо отвергают, составляют, по крайней мере, 3,77 миллиарда лет и могут быть ошеломительно древними – до 4,28 миллиарда лет.

В марте 2017 года Доминик Папино , геохимик из Лондонского университетского колледжа, и его ученик Мэтью Додд описали окаменелости, обнаруженные в Квебеке, в породе, которая относится к началу истории Земли.  Это формирование является фрагментом первобытного океанского дна Земли. Окаменелости, размерами около половины ширины человеческого волоса и длиной в полмиллиметра, были погребены внутри камней. Они состоят из оксида железа, называемого гематитом, и могут быть окаменевшими колониями, построенными микробными сообществами до 4,28 миллиардов лет назад, заявил Додд.

Ярко-красная скала в поясе Ньювуагиттук-Гринстоун, по-видимому, содержит трубчатые микрофоссилы, датируемые, по меньшей мере, 3,77 миллиарда лет назад.

Ярко-красная скала, по-видимому, содержит трубчатые микрофоссилы, датируемые, по меньшей мере, 3,77 миллиарда лет назад.

Доминик Папино

«Они сформировали студенистые, ржаво-красные области на скалах вокруг вентиляционных отверстий», – сказал он. Подобные структуры существуют и в сегодняшних океанах, где сообщества микробов и трубчатые черви процветают вокруг бесцветных дымовых трубок.

Додд нашел трубки вблизи графита и карбонатных «розеток», крошечных углеродных колец, содержащих органические материалы. Розетки могут образовываться из-за различных небиологических процессов, но Додд также обнаружил минерал, называемый апатитом, который, по его словам, является маркером биологической активности. Исследователи также проанализировали изотопы углерода в графите. Как правило, живые существа любят использовать более легкие изотопы, поэтому обилие углерода 12 над углеродом 13 можно использовать для вывода биологической активности. Графит около розеток также предполагал наличие жизни. Взятые вместе, трубки и окружающая их химия предполагают, что они являются остатками микробного сообщества, которое жило около глубоководного гидротермального вентиляционного отверстия, сказал Додд.

Геологи обсуждают точный возраст скального пояса, где были найдены окаменелости, но они согласны с тем, что он включает в себя одну из старейших, если не самых старых, железных образований на Земле.

Микрофоссилии напоминают морскую жизнь, которая растет вблизи глубоководных гидротермальных жерл.

Микрофоссилии напоминают морскую жизнь, которая существует вблизи глубоководных гидротермальных жерл.

Мэтью Додд

В сентябре 2017 года исследователи из Японии опубликовали исследование графитовых хлопьев из осадочной породы возрастом 3,95 млрд. лет. Юдзи Сано и Цуйоши Комия из Токийского университета утверждают, что отношение углеродных изотопов исследуемого графита указывает на то, что он тоже был создан жизнью. Но графитовые хлопья не сопровождались какой-либо особенностью, которая выглядела как окаменелость

На юго-западе Гренландии другая команда также нашла доказательства древней жизни. В августе 2016 года Аллен Нутман из Университета Вуллонгонга в Австралии и его коллеги сообщил об обнаружении строматолитов, ископаемых останков микробов,  возрастом 3,7 млрд. лет.

Аллен Нутман ищет древние микрофоссилии в поясе Исуа на юге Гренландии.

Аллен Нутман ищет древние микрофоссилии в поясе Исуа на юге Гренландии.

Laure Gauthiez-Putallaz

Многие геологи скептически относятся к таким сообщениям. Окаменелости Нутмана, например, происходят из пояса Исуа на юге Гренландии, где существуют древнейшие известные осадочные породы на Земле. Но пояс Исуа трудно интерпретировать. Так же, как небиологические процессы могут образовывать углеродные розетки Додда, простая химия может образовывать много слоистых структур без какой-либо помощи жизни.

«Я не думаю, что какое-либо из этих исследований было неправильным, но я не думаю, что любое из них является доказательством», – сказала Долина, исследователь из Висконсина. «Все, что мы можем сказать, – это [скалы Нутмана], похоже на строматолиты, и это очень увлекательно».

Однако, что касается его работы с окаменелостями Пилбары Кратон, Долина гораздо менее осмотрительна.

Строматолиты образуют небольшие волнообразные курганы в осадочных породах. Вертикальные линии - это сокращения, сделанные исследователями.

Строматолиты образуют небольшие волнообразные курганы в осадочных породах. Вертикальные линии – это сокращения, сделанные исследователями.

Аллен Нутман / Университет Вуллонгонга

Признаки жизни

Торнадические микрофоссилии находились в Pilbara Craton 3,465 миллиарда лет, прежде чем были отделены от их породы, упакованы в ящик и отправлены в Калифорнию. Палеобиолог Уильям Schopf из Калифорнийского университета опубликовал свое открытие странных загогулин в 1993 году и определил 11 отчетливые микробных таксонов в образцах. Критики сказали, что формы могли быть сделаны в результате небиологических процессов , а геологи спорили все последующие годы. В прошлом году Шопф отправил образец  Долину, который является экспертом с суперчувствительным инструментом для измерения изотопных отношений, называемых вторичным ионным масс-спектрометром.

Команда Долины обнаружила, что некоторые из кажущихся окаменелостей имеют такое же отношение углерод-изотоп, что и современные фотосинтетические бактерии. Три других типа окаменелостей имели те же самые отношения, что и метановые или метанообразующие микробы. Более того, изотопные отношения коррелируют с конкретными видами, которые уже были идентифицированы Шопфом. Места, где были измерены эти изотопные отношения, соответствовали формам самих микрофоссилий, сказала Долине, добавив, что они являются самыми старыми образцами, которые выглядят как окаменелости как физически, так и химически.

Джон Долин в своей лаборатории масс-спектрометра в Университете Висконсина, Мэдисон.

Джон Долин в своей лаборатории масс-спектрометра в Университете Висконсина, Мэдисон.

Джефф Миллер / UW-Мэдисон

Хотя они не являются самыми старыми образцами в записи – если вы принимаете происхождение пород, описанных Доддом, Комией и Нутманом – циклонические миниатюры Шопфа и Долины имеют важное различие: они разнообразны. Наличие стольких различных соотношений изотопов углерода предполагает, что породы представляют собой сложное сообщество примитивных организмов. Жизненные формы, должны были успели перерасти в бесконечные итерации. Это означает, что они должны были возникнуть еще раньше, чем 3.465 миллиардов лет назад. И это означает, что наши самые старые предки очень, очень древние.

по материалам https://www.quantamagazine.org/

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: