Японские ученые выдвинули гипотезу о зеленом цвете древних океанов, исследуя фотосинтез у микроорганизмов и состав океанов архейского периода, сообщается в журнале Nature.
Ключ к разгадке цвета океанов кроется в железе. Архейская эра (4–2,5 млрд лет назад) была временем, когда атмосфера и океан были лишены чистого кислорода, но также когда появились первые организмы, которые вырабатывали энергию из солнечного света — фотосинтезирующие бактерии. Они использовали не воду (как современные растения), а двухвалентное железо, которого было достаточно в океане. Этот процесс сопровождался выделением кислорода — сначала в очень малых количествах.
Как только кислород попадал в морскую воду, он вступал в реакцию с железом, превращая его в окисленные формы — мелкие частицы, которые могли отражать свет. Компьютерное моделирование показало: если таких частиц много, океан приобретает зеленоватый оттенок. Причем зеленый цвет воды вполне заметен и сейчас — как, например, у побережья современного острова Ио в архипелаге южнее Токио, где вулканическая активность до сих пор насыщает воду окисленным железом.
Ученые также обратили внимание на то, как функционируют современные сине-зеленые водоросли (на самом деле это бактерии, известные как цианобактерии). Эти организмы появились еще в архейском периоде. У них есть два вида пигментов: кроме обычного хлорофилла, который дает зеленый цвет и помогает улавливать солнечный свет, в наличии также фикоэритробилин — пигмент, эффективный в зеленом спектре.
Опыты с генетически модифицированными цианобактериями показали: они лучше растут в воде, которая пропускает больше зеленого света. Это подтверждает гипотезу о том, что в древних океанах зеленый свет действительно доминировал, и фотосинтез адаптировался под такие условия.
Со временем кислород накапливался в воде. Как только все железо в океанах окислилось, лишний кислород начал поступать в атмосферу. Этот переломный момент в истории Земли, случившийся 2,4 млрд лет назад, называют кислородной катастрофой. С этого момента атмосфера стала обогащаться кислородом, что в дальнейшем позволило развиться более сложным формам жизни.
Океаны постепенно меняли цвет: исчезали зеленые оттенки, связанные с железом, и вода становилась все более прозрачной и синей — как сегодня. Ученые допускают: если бы условия на ранней Земле были другими, например, с преобладанием серы или определенных видов бактерий, то океаны могли бы быть не зелеными, а фиолетовыми, коричневыми или даже красными.
В будущем океаны могут снова изменить свой цвет — по мере старения Солнца и изменения климата на планете могут вновь возникнуть условия, благоприятные для доминирования необычных микроорганизмов.
