Как фосфор помог насытить кислородом земную атмосферу

 Жизнь в океанах Земли, началась медленно, потому что фосфор - ключевое питательное вещество жизни - не был быстро переработан через биосферу. Находка ученых из Вашингтонского университета и Университета Сент-Эндрюса, Великобритания, могла объяснить, почему так долго потребовалось, чтобы атмосфера Земли стала насыщенной кислородом. 

 Моделируя океаны Земли в течение миллиардов лет, Майкл Кипп и Эва Стукен из Сент-Эндрюса из Вашингтона обнаружили, что во время архея (геологическая эра между четырьмя и 2,5 миллиардами лет назад) фосфор перерабатывался в десять раз медленнее, чем в океанах сегодня, в результате чего замедлял биологическую продуктивность. 

 Это имеет большое значение для присутствия кислорода в атмосфере Земли . Во время архея в атмосфере преобладал углекислый газ.

 Примерно два с половиной миллиарда лет назад кислород внезапно заполнил атмосферу во время так называемого Великого события оксигенации. Считается, что фотосинтезирующая жизнь способствовала этому притоку кислорода, но первые признаки кислородного фотосинтеза составляют три миллиарда лет назад. Что-то задержало оксигенацию атмосферы,  Кипп и Стюкен подозревают, что ограниченная переработка фосфора в океанах, возможно, сыграла свою роль. 

 Фосфор в виде фосфата смывается в океаны, где он попадает в планктон и водоросли, которые, в свою очередь, потребляются другими организмами. Фосфор циклически проходит через океанскую экосистему несколько раз, прежде чем организмы умирают, погружаются в морское дно и распадаются, выделяя фосфор, который микробы могут использовать для переваривания пищи, увеличения биологической активности и биологического производства кислорода. 

 Чтобы этот процесс работал эффективно, требуется кислород, но в Архее его было очень мало. Таким образом, жизнь нашла другие пути, в частности, используя сульфат, полученный из вулканов, вместо использования кислорода. 

Однако в архейском океане было очень мало сульфата, что ограничивало количество биомассы, которую можно было переваривать, и, следовательно, ограничивало количество биологически произведенного кислорода в океане, что, в свою очередь, резко замедляло оксигенацию атмосферы. 

 Этот цикл был разрушен только тогда, когда сульфат стал более доступным для жизни в океанах в результате повышенного вулканизма. 

 «Как только сульфат стал более обильным в океанах во время позднего архея, возможно, что увеличение переработки фосфора привела к повышению производительности и увеличению производства кислорода, что привело к увеличению количества сульфатов и повышению производительности и т. Д.», - говорит Кипп. Именно эта положительная обратная связь, которая могла бы в конечном итоге способствовать Большому событию оксигенации. 

 Это также имеет астробиологические последствия. Низкое содержание фосфора может привести к тому, что обитаемая планета окажется необитаемой из-за недостатка кислорода в атмосфере, когда на самом деле их биосфера слишком мала, чтобы создать жизнеспособную биосигнатуру.