Около 2,5−2 миллиардов лет назад на нашей планете произошла величайшая химическая трансформация в её истории — так называемая кислородная катастрофа. В атмосфере начался процесс накопления кислорода, что запустило цепь изменений, в результате которых спустя полтора миллиарда лет возникли сложные организмы — растения и животные.
При первом увеличении уровня кислорода под морским дном оказались захоронены огромные объёмы микробного материала. Этот процесс заключил углерод в породы, оставив уникальную изотопную подпись. На протяжении многих лет множество ученых интерпретировали этот сигнал как свидетельство значительного глобального дисбаланса углеродного цикла Земли.
Новое исследование, проведенное специалистами Калифорнийского технологического института (Caltech), ставит под сомнение масштаб данного события. Ученые тщательно проанализировали образцы из Заонежской свиты в Карелии — одного из самых древних известных месторождений ископаемого топлива — и пришли к выводу, что странный изотопный сигнал, который долгое время считали доказательством Великого окисления, может объясняться вовсе не глобальной кислородной катастрофой, а локальными процессами в пределах сравнительно небольшого осадочного бассейна.
Геологи восстанавливают условия, существовавшие в давние времена, основываясь на изотопах углерода, более тяжелых и более легких его вариантах. Аналогичный необычный сигнал, получивший название шунго-франсевильского события, ранее обнаружили в образцах из Карелии и в породах во Франсевильском бассейне в Габоне. Это совпадение стало основанием для предположения, что данное событие отражает общемировое нарушение углеродного баланса около 2 миллиардов лет назад.
На этот раз специалисты исследовали газы, запечатленные в микроскопических включениях внутри пород, богатых пиробитумом — переработанными остатками нефти и органического вещества. Выяснилось, что под морским дном в районе нынешней Карелии когда-то прорвался слой магмы. Он нагрел насыщенные органикой осадки, вызвав образование углеводородов, включая метан и пропан. Поднимаясь вверх, эти газы достигли микробов, обитавших на древнем морском дне и питавшихся метаном. Биомасса таких микробов формирует характерный «легкий» изотопный отпечаток углерода — именно его и фиксируют сейчас в породах.
Температурные данные подтверждают данную картину: вблизи магматического тела условия достигали около 350 °C, а всего в нескольких сотнях метров выше, в районе древнего пиробитумного излияния на морском дне, температуры составляли порядка 70 °C. Эти показатели согласуются с прогревом осадков снизу и миграцией углеводородов.
Геологи отмечают, что полностью исключить влияние других процессов нельзя. Однако их результаты демонстрируют, что, по крайней мере в Заонежской свите, изотопная аномалия, скорее всего, связана с местным взаимодействием магмы, метана и микробов, а не с глобальным окислительным процессом на уровне всей планеты. Поскольку этот участок считается эталонным для шунго-франсевильского события, возникает вопрос, можно ли его считать глобальным.
Ответ на этот вопрос теперь будут искать в Габоне. В рамках международного проекта GOE-DEEP уже отобраны новые керны из Франсевильского бассейна. Специалисты намерены применить к ним те же методы, что и в Карелии, чтобы сравнить два региона. Если и там окажется, что странный сигнал вызван местными геологическими и биологическими процессами, ученым придется кардинально пересмотреть существующие представления о ранней истории углеродного цикла Земли.
Фото: hi-tech.mail.ru