Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Ученые не пришли к единому мнению об источнике воды и времени ее появления на Земле, и исследования продолжаются. Как уже отмечалось, многие исследователи полагают, что условия на Земле в гадейском эоне были слишком жаркими для существования жидкой воды, и она могла появиться только после остывания Земли в архее. При таком сценарии, по утверждению ученых, происхождение воды на Земле связано с астероидами, которые содержали молекулы воды и сталкивались с нашей планетой в период поздней тяжелой бомбардировки[405]. Современные астероиды почти не содержат воды, но наиболее вероятно, что в более ранний период истории Солнечной системы древние астероиды несли гораздо большие количества воды.

Недавние исследования, основанные на анализе изотопов водорода астероидов и метеоритов, показали, что вода на Земле имеет тот же изотопный сигнал, что и изотопы водорода в метеоритах с астероида Веста, находящегося рядом с Землей во внутренней части Солнечной системы. Геохимические данные позволяют предположить, что аккреция планеты могла происходить во «влажных» условиях, при наличии воды, еще с рождения Земли 4,6 млрд лет назад[406]. Согласно этой версии, богатые водой метеориты обеспечили 30 % всего количества воды на Земле с самого начала существования планеты, а остальная вода появилась в результате столкновений с астероидами позднее.

Вероятным источником воды на ранней Земле были не только астероиды и, возможно, метеориты, но и вулканы, которые начали выбрасывать водяной пар наряду с углекислым газом и сероводородом. Геологи считают, что после формирования атмосферы второго состава вулканические извержения служили дополнительным источником воды на планете. Земля занимает уникальное положение в Солнечной системе: это место, где вода может существовать в трех формах – газообразной, твердой и жидкой. Без жидкой воды жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла появиться.

Примерно 3,8 млрд лет назад (хотя некоторые ученые считают, что это могло произойти раньше) Земля остыла до температуры ниже точки кипения (100 °C), и началась конденсация воды и формирование древнего океана[407]. Ученые предполагают, что в архее дождь, возможно, шел тысячелетиями. Круговорот воды во времена второго состава атмосферы начинался с испарения над молодым океаном. Между тем, когда атмосфера Земли уже была защищена магнитосферой, порожденной внешним ядром планеты, в результате вулканической активности выбрасывался углекислый газ и метан.

Первыми живыми организмами на Земле, возможно, были анаэробные бактерии, экстремофилы, из жерл глубоководных гидротермальных построек, которые называются черными курильщиками. Тем не менее фотосинтезирующие живые организмы в составе планктона, возможно, существовали гораздо ранее, чем показывает геологическая летопись. Геологи обнаружили изотопные маркеры биогенного происхождения в горных породах зеленокаменного пояса в провинции Исуа на юго-западе Гренландии, датируемые периодом 3,7 млрд лет и свидетельствующие о наличии одноклеточных организмов и процессе фотосинтеза[408]. Через несколько сотен миллионов лет – 3,4 млрд лет назад – в геологической летописи появляется новая форма жизни – одноклеточные цианобактерии. Цианобактерии были первыми организмами, в отношении которых достоверно установлено, что они осуществляли фотосинтез, преобразовывая углекислый газ в кислород, и образовывали структуры, известные как строматолиты. Сначала весь кислород, произведенный цианобактериями, растворялся в океанской воде, в которой было много восстановленного растворенного железа, делавшего воду зеленой. По мере увеличения концентрации кислорода в воде железо осаждалось в океанических бассейнах, и цвет воды океанов стал голубым. Геологи говорят, что океаны «проржавели» в результате этого процесса около 2,6–2,4 млрд лет назад, в конце архея и начале протерозоя. В результате отложения железа на океаническом дне образовалось огромное количество полосчатых железистых кварцитов, которые являются источником большей части железа, добываемого сегодня.