Кислородная катастрофа (кислородная революция) — глобальное изменение состава атмосферы, произошедшее, в самом начале протерозоя (период сидерий). Результатом Кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный. Предположение о кислородной катастрофе было сделано на основе изучения резкого изменения характера осадконакопления.

Точный состав первичной атмосферы Земли на сегодняшний день неизвестен, однако считается общепризнанным, что она сформировалась в результате дегазации мантии и носила восстановительный характер. Основу ее составляли углекислый газ, сероводород, аммиак, метан. В пользу этого свидетельствуют:

• не окисленные отложения, образовавшиеся явно на поверхности (например, речная галька из нестойкого к кислороду пирита);
• отсутствие известных значимых источников кислорода и других окислителей;
• изучение потенциальных источников первичной атмосферы (вулканические газы, состав других небесных тел).

Единственным значимым источником молекулярного кислорода является биосфера, точнее, фотосинтезирующие организмы. Появившись в самом начале существования биосферы, фотосинтезирующие архебактерии вырабатывали кислород, который практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворенных соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально, в пределах бактериальных матов (т.н. "кислородные карманы"). После того, как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.
Кроме того, одним из вероятных факторов, повлиявших на смену микробных сообществ, было изменение химического состава океана. Так, по одной из гипотез, функционирование древних бактериальных матов могло быть подавлено снижением концентрации никеля, играющим важную роль в метаногенезе. Снижение концентрации этого и других веществ могло быть вызвано угасанием вулканической активности.

Новые результаты американских геологов заставляют пересмотреть дату начала так называемой кислородной катастрофы - явления резкого повышения уровня содержания кислорода в атмосфере Земли. Об этом сообщает новостная служба Science NOW, а работа ученых опубликована в журнале Science.

Согласно существующим теориям, катастрофа произошла почти 2,5 миллиарда лет назад. Данная датировка была получена в 2000 году и основывалась на анализе соотношения изотопов серы в сульфатах и сульфидах, содержащихся в образцах горных пород того времени.

Известно, что ядра изотопов одного элемента имеют различную массу, поэтому в результате химических и физических процессов их соотношение в продуктах может отличаться от соотношения в исходных материалах. Типичным проявлением подобного эффекта является тот факт, что вода (H2O), содержащая в своем составе "тяжелый" 18O, испаряется немного хуже, чем содержащая "легкий" 16O. В результате изотопный состав дождевой воды оказывается немного отличным от состава воды морской.

Исследователям удалось обнаружить изменение соотношения изотопов для серы 33S, 34S и 36S в сульфатах и сульфидах, случившееся примерно 2,5 миллиарда лет назад. По мнению специалистов, это могло произойти только из-за глобального изменения цикла круговорота серы в природе. Ученые предположили, что это стало результатом прекращения некоторого процесса разделения изотопов серы, который происходил на ранней Земле под воздействием ультрафиолета, легко проникавшего в бедную кислородом атмосферу. Причиной прекращения стал рост содержания кислорода в атмосфере. Детали "разделительного" процесса ученые до сих пор не объяснили, но полагают, что он относился к классу так называемых процессов изотопного фракционирования, не зависящих от массы (ученым известно лишь несколько примеров подобных процессов).

В рамках нового исследования ученым удалось доказать, что при температуре от 150 до 200 градусов по Цельсию в химической реакции сульфатов с аминокислотами происходит описанное выше изотопное разделение серы. Например, в прошлом оно могло происходить в результате реакции органических материалов с сульфатами из горных пород в гидротермальных источниках.

Несмотря на то, что это разделение составляет только около 10 процентов от того, которое зарегистрировано в отложениях возрастом 2,5 миллиарда лет, ученые считают, что данный процесс "мог вносить свой вклад в изменение серного цикла". Это, в свою очередь, может означать, что процесс в атмосфере Земли, прекратившийся из-за кислородной катастрофы, завершился ранее, чем предполагалось. Таким образом, начало катастрофы отодвигается в прошлое, хотя точных цифр ученые из осторожности не приводят.

Сдвиг даты кислородной катастрофы снимает проблему "задержки", которая существует между появлением микроорганизмов, производящих кислород (оксигенных микроорганизмов), и появлением кислородной атмосферы. Совсем недавно появились результаты, которые увеличивают эту "задержку" с 300 миллионов лет до почти миллиарда.

Источники: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0...%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B0 и http://www.gnews.ua/cat/material/id/16882.html