Международная команда исследователей во главе с Ralf Tappert из University of Innsbruck реконструировала состав атмосферы Земли прошлых 220 млн. лет, анализируя современные и ископаемые окаменевшие смолы растений.
Результаты исследований предполагают, что концентрация кислорода в атмосфере в геологическом прошлом Земли была существенно ниже, чем предполагалось ранее. Проведённое исследование выдвинуло ряд вопросов к некоторым из нынешних теорий о развитии климата и жизни, в том числе и к теории о причинах гигантизма динозавров.
Учёные сталкиваются со значительными трудностями при реконструкции атмосферного состава геологического прошлого нашей планеты, ввиду отсутствия должного опытного образца. Один из немногих органических материалов, который теоретически мог сохранить достоверные данные о геологической истории Земли более чем миллион лет тому назад – это окаменевшие смолы (например, янтарь).
По словам минеролога Ralf Tappert из Institute of Mineralogy and Petrography at the University of Innsbruck, по сравнению с другими органическими веществами, у янтаря есть явное преимущество – то, что он остается химически и изотопически неизменным на протяжении длительного периода времени. Минеролог и его коллеги из University of Alberta и университетов США и Канады провели всестороннее исследование химического состава атмосферы Земли начиная с триасового периода. Результаты исследований были опубликованы в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.
Группа учёных в которую вошли минерологи, палеонтологи и геохимики, использовала для своих исследований данные о свойствах сохранившихся древесных смол, образовывающихся в результате полимеризации. Как объясняет Ralf Tappert, во время фотосинтеза растения аккумулируют атмосферный углерод, изотопический состав которого может сохраняться в смолах на протяжении миллионов лет. Таким образом учёные смогли вычислить атмосферные концентрации кислорода. О концентрации кислорода в воздухе можно судить по изотопическому составу углерода, в частности, по соотношению между устойчивыми изотопами углерода 12С и 13 С. Исследования показали, что уровень кислорода в атмосфере триасового периода находился в диапазоне от 10% до 15%.
Исследовательская группа проанализировала в общей сложности 538 янтарных выборок из самых известных месторождений янтаря по всему миру. В частности, был изучен и самый древний образец, возраст которого оценивается в 220 млн. лет, который извлекли из Dolomites (Доломитовых Альп) в Италии. Команда также сравнивала окаменевший янтарь с современными смолами, чтобы проверить достоверность полученных данных. Результаты всестороннего исследования показали, что в течении последних 220 млн. лет уровень атмосферного кислорода был значительно ниже нынешнего 21% По словам Ralf Tappert, их данные показывают всего 10-15%. Эти концентрация кислорода не только ниже нынешнего 21%, но также и ниже предположений предыдущих исследований. Ранее учёные полагали, что во время мелового периода (65-145 млн. лет назад), например, концентрация кислорода достигала 30%.
Исследователи связывают столь низкие кислородные концентрации в атмосфере с климатическими изменениями истории Земли. Было обнаружено, что особенно низкие концентрации кислорода совпали с периодами повышения температуры и концентрации углекислого газа. Минеролог предполагает, что кислород может влиять на уровень углекислого газа и при определённых условиях даже может ускорять приток углекислого газа в атмосферу, в основном за счёт реакций окисления, которые особенно усилились в период высоких температур как раз во время мелового периода.
Исследователи в конечном итоге пришли к выводу, что увеличение уровней углекислого газа, вызванное чрезмерной вулканической активностью, сопровождалось уменьшением атмосферного кислорода. Это становится ещё более очевидным, если взглянуть на последние 50 млн. лет геологической истории нашей планеты
Если принимать во внимание результаты этого исследования, то сравнительно низкие температуры прошлого (то есть во время Ледникового периода) могли быть связаны с отсутствием крупномасштабных вулканических событий и увеличением атмосферного кислорода. Однако однозначно можно сказать, что кислород не может быть причиной гигантизма динозавтов.
Согласно результатам исследования, кислород может косвенно влиять на климат. Это в свою очередь также может отразится на развитии жизни на Земле. Яркий пример – динозавры. Существует множество теорий, согласно которым причина гигантизма динозавров в повышенных концентрациях кислорода в атмосфере того периода времени. Tappert предлагает пересмотреть эти теории. По его словам, он и его коллеги не намерены отрицать влияние кислорода на развитие жизни в общем, но к гигантизму динозавров он не имеет никакого отношения.
Tappert также отметил, что исследовательская группа намерена продолжить исследования в этом направлении, дабы проанализировать более древние окаменевшие смолы растений.
