лючевую роль в формировании пригодной для дыхания атмосферы сыграл фосфор. Без этого элемента на Земле не было бы в воздухе кислорода.

Ученые из Института Карнеги в журнале Astrobiology представили статью, где подробно разбирается роль фосфора в обогащении земной атмосферы кислородом. Согласно исследованию, фосфор сработал как удобрение для первых одноклеточных водорослей, а водоросли обеспечили непрерывное производство жизненно необходимого газа.

Распространенный миф

Атмосфера не состоит из кислорода даже наполовину. Воздух на 79%— это азот, практически инертный газ.

Эволюция атмосферы

Несмотря на то что многим одноклеточным (и даже отдельно взятым сложным животным) кислород не нужен, а кое-кто может жить и в расплавленном асфальте, привычной нам жизни без него бы не было. И не только жизни: в кислородной атмосфере совершенно по-другому идет разрушение горных пород, в ней возможно горение огня, да и голубой цвет неба тоже обусловлен наличием этого газа.

Само наличие кислорода в атмосфере с высокой вероятностью говорит о наличии жизни. Это вещество, будучи химически активным газом, постоянно реагирует с горными породами и за счет этого уходит из газовой оболочки планеты. Если же кислород все-таки обнаруживается в значительных количествах, то это однозначно указывает на наличие производящих его организмов.

Все законно

Химические реакции, протекающие с выделением кислорода, как правило, энергетически невыгодны в отличие от реакций, где кислород, напротив, поглощается. Значит ли это, что в живых клетках нарушается закон сохранения энергии? Нет, так как клетки растений получают за счет солнечного света еще больше энергии, чем тратят на выделение кислорода.

Для того чтобы на Земле появились животные, нужно, чтобы сначала возникли производящие кислород водоросли. А что нужно для появления водорослей, кроме тех бактерий, из которых они возникли за сотни миллионов лет эволюции? Почти то же самое, что требуется современным растениям,— ряд химических элементов.

Формирование океанов Земли. Начало истории планеты.

Источник: National Geographic

Особенно здесь важен фосфор. Он входит не только в состав костей животных — без фосфора невозможно формирование двух универсальных молекул— хранящей всю наследственную информацию ДНК и хранящей запас энергии АТФ (аденозинтрифосфата). Жизнь без этих молекул невозможна, как невозможна современная цивилизация без письменности и денег: клетка не может существовать без хранения информации и средств для совершения тех или иных действий.
Геология, климат и жизнь

Доминик Папинау, исследователь Института Карнеги, в своей статье проанализировал распределение основных месторождений фосфатов. Из накопленных геологами по всему миру данных было известно, что первые масштабные отложения богатых фосфором горных пород сформировались около двух миллиардов лет назад, после чего новые месторождения появлялись далеко не с равной скоростью.

Так, около 0,7 млрд лет тому назад количество фосфатных отложений резко выросло, а в промежутке между 2 и 0,7 млрд лет накопление фосфора в осадочных породах шло заметно медленнее.


Палинау предложил модель, которая не только объясняет формирование месторождений фосфатов, но и проливает свет на появление богатой кислородом атмосферы. По его мнению, именно фосфор оказался тем фактором, который привел к резкому (в геологических масштабах) росту водорослей. Водоросли выделяли кислород, а после гибели опускались на дно океана, унося с собой в том числе и фосфор.
Как это было

Около 2 млрд лет назад у одноклеточных организмов появились структуры, способные осуществлять фотосинтез. Это, разумеется, было нужно им вовсе не для обогащения атмосферы кислородом, которого там практически не было, а из атмосферы извлекался прежде всего необходимый для роста клетки углерод, а кислород выделялся в качестве побочного продукта как своего рода отход жизнедеятельности.

Но именно процесс фотосинтеза дал возможность другим организмам использовать кислород для дыхания — окисления органических веществ с выделением энергии. Человеку, кстати, дышать было бы еще нельзя: содержание кислорода в 10% против современных 21% шансов на жизнь не дает.

Воздух Земли приобрел более или менее похожий на современный состав намного позже. Для этого потребовалось, как говорит Палинау, сочетание нескольких факторов, включая не только появление первых многоклеточных водорослей. Лишь когда движение плит земной коры вынесло на поверхность достаточно фосфора, а благоприятные климатические изменения спровоцировали усиленную эрозию с выносом фосфора в моря, тогда и стало возможным дальнейшее обогащение воздуха жизненно необходимым газом.