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

Строматолиты – древнейшие ископаемые на Земле. Долгие годы самыми древними считали строматолиты возрастом 3,5 млрд лет из австралийской провинции Пилбара, но в 2016 г. геологи обнаружили – тоже в супракрустальных поясах горных пород Исуа на юго-западе Гренландии – гораздо более старые слои строматолитов, возрастом около 3,7 млрд лет[409]. Строматолиты создаются цианобактериями. Большинство цианобактерий жили и по-прежнему процветают на мелководье в чистой воде или в пределах литоральной зоны, слой за слоем создавая округлые холмики из колоний с захваченными частицами между слоями. Геологи обнаружили несколько строматолитов (куполовидных) на глубоководных участках, до 700 м, во Флоридском проливе[410]. Возможно, цианобактерии не были самыми первыми формами жизни на Земле, но они стали первыми фотосинтезирующими организмами и обладали важнейшей способностью поглощать углекислый газ и высвобождать молекулярный кислород как побочный продукт и, как уже говорилось ранее, оказали огромное влияние на изменение состава атмосферы Земли. Современные строматолиты образуются, например, в Индийском океане в заливе Шарк у побережья Австралии и в других местах.

Недавно проведенные исследования показали, что первые живые организмы, появившиеся на Земле в архее, не имели защиты от ультрафиолетового излучения Солнца, но часть первых бактерий, возможно, разработали собственный солнцезащитный экран[411]. Железоокисляющие бактерии обитали в богатых железом океанах и превращали железо из одной формы в другую, обеспечивая себе защиту от солнечной радиации. Такой способностью обладали не все бактерии архея; другие бактерии, жившие примерно в то же время, стали фотосинтезирующими.

Наконец, воздух оказался насыщен достаточным количеством молекулярного кислорода после того, как океаны поглотили весь первоначальный кислород, что приводило, как отмечалось ранее, к их окислению на протяжении длительного времени во время процесса, называемого «кислородной революцией». Ученые полагают, что «кислородная революция» началась в конце архея, 2,65 млрд лет назад, но полное окисление, приведшее к формированию третьего состава атмосферы, вероятнее всего, происходило поэтапно: выделяют не менее семи стадий этого процесса, охватывающих период с конца архея и часть фанерозоя. В конечном итоге в результате «кислородной революции» доля молекулярного кислорода в атмосфере достигла современных значений – 21 %[412].

Исследователи считают, что первоначальный рост насыщения кислородом в архее также был связан с началом формирования суперконтинентов и массивов суши[413]. По мере объединения континентов появились горы, и выветривание и эрозия начали действовать на вершины. В результате переноса выветренного материала осадки и питательные вещества поступали в океаны, что обеспечивало благоприятные условия для живых организмов в морях. Эти процессы подчеркивают гармоничное взаимодействие всех оболочек Земли. Тектоническая активность и выветривание влияли на биосферу за счет обеспечения питательными веществами колоний микроорганизмов, из которых состояли строматолиты. Живые организмы впоследствии оказали влияние на атмосферу в результате высвобождения продукта фотосинтеза – кислорода, который, в свою очередь, способствовал большему росту определенных форм живых организмов.

Свободный кислород в воздухе подвергался воздействию ультрафиолетовых лучей, в результате чего молекулы кислорода за счет поглощения энергии расщеплялись на атомы, которые, соударяясь с другими молекулами кислорода, образовывали молекулы озона, и в стратосфере формировался защитный озоновый слой (чистый O₃). Озон был и остается крайне важным для продолжения развития жизни. Как только живые организмы на Земле оказались защищены озоном от ультрафиолетового излучения, они стали способны существовать в других средах.

Протерозойский эон, 2,5 млрд – 541 млн лет назад

Последний эон перед фанерозойским – протерозойский, он начался 2,5 млрд лет назад и включает три эры: палеопротерозойскую (древнюю), 2,5–1,6 млрд лет назад; мезопротерозойскую (среднюю), 1,6–1,0 млрд лет назад; и неопротерозойскую (новую), 1,0 млрд – 541 млн лет назад. Границы между этими эрами тоже определены хронометрически. В отличие от гадейского эона, внутри которого не выделяют эры, и архея, в котором эры выделены, но нет геологически определенных периодов, эры протерозоя имеют дальнейшее подразделение на три геологических периода, как и эры фанерозоя. Более того, хотя геологи дают название этим периодам по основным геологическим процессам, происходившим в конкретное время, они не являются уникальными «диагностическими» названиями единиц геологического времени[414]. Например, криогеновый период неопротерозойской эры, примерно 720–635 млн лет назад, назван так из-за повторяющихся периодов господства снега и льда во времена Земли-снежка.