Почему Земля замедляется и как быстро это происходит
На скорость вращения Земли непосредственно влияет наш естественный спутник – Луна. Под его влиянием скорость вращения планеты постепенно замедляется и это ведет к тому, что с каждым годом сутки становится несколько длиннее – примерно на две миллисекунды за столетие.
Не пропустите Астрономы узнали скорость вращения экзопланет
Мы этих изменений не замечаем, и общее влияние этого процесса на нашу жизнь действительно настолько незначительно, что им можно пренебречь. Однако в течение нескольких миллионов лет эти накопленные миллисекунды осуществили значительное влияние на биосферу нашей планеты. Столь серьезный, что, возможно, именно они и привели к одной из самых серьезных трансформаций в истории Земли – появления кислородной атмосферы.
С чего все началось и как происходило
Ученые считают, что главные события развивались около 2,4 миллиарда лет назад или раньше. В тот период появились фотосинтезирующие цианобактерии, что выделяли кислород, который растворялся в океане, оседал в минеральных соединениях, заполнял воздух. И, судя по данным исследования, важную роль в этой кислородной революции сыграла продолжительность суток.
На возможную связь исследователей натолкнули бактерии, обитающие в провале Миддл-Айленд (Middle Island Sinkhole) – естественное подводной каверне на озере Гурон в Северной Америке. Условия там действительно экстремальные:
- вода сильно насыщена серой;
- концентрация кислорода в воде очень низкая.
В то же время камни на дне покрыты процветающими колониями микробов-экстремофилов, образующие многослойные бактериальные покрывала. Цианобактерии в них соседствуют и соревнуются с сульфатредуцирующими бактериями, которые производят энергию без света, с использованием сульфата.
Открытие ученых
Биологи заметили, что в темное время суток сульфатредукторы поднимаются ближе к поверхности многослойного покрывала, а в светлое им на смену приходят фотосинтезирующие цианобактерии.
В результате у цианобактерий остается не так много времени на ход процессов. Но чем продолжительнее становились сутки, тем дольше они смогли выделять кислород.
Бактериальное покрывало в провале Миддл-Айленд / Фото NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary
Интересно Динозавры среди нас: почему птицы выжили, а другие динозавры – нет
Эксперимент над цианобактериями
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали данные с датчиков, установленных в провале Миддл-Айленд, а также провели эксперименты с образцами бактерий, привезенными в лабораторию. На этой основе была получена модель, которая показала зависимость выделения кислорода от частоты смены светлых и темных периодов.
Логично, что двое суток по 12 часов – это одни сутки в 24 часа; однако с точки зрения фотосинтеза они далеко не равны. Ограничения, связанные с медленным перемещением микробов и диффузией молекул через бактериальное покрывало, приводят к тому, что цианобактериям нужно заметно больше времени на то, чтобы процессы запустились в полную силу.
Недавно ученые совершили еще одну важную и крайне редкую находку – окаменелый мозг мечехвоста рода Euproops. Он умер около 310 миллионов лет назад, но важный орган можно хорошо рассмотреть в окаменелости.