Миллиарды лет назад Земля выглядела совсем иначе. Атмосфера состояла в основном из углекислого газа, а кислорода, необходимого для жизни, не было вообще. В тот период планета напоминала современную Венеру — крайне жаркую и неблагоприятную для существования. Однако со временем ситуация изменилась: наличие воды и других ресурсов способствовало образованию кислорода, который стал основой для возникновения и развития жизни на планете. Мы нередко воспринимаем кислород как неистовую константу, но возможно ли, что наступит день, когда его запасы иссякнут и Земля станет непригодной для обитания?
В будущем на Земле закончится кислород — ученые в этом уверены
Происхождение кислорода на Земле
Когда Земля только начинала свое существование, около 4,6 миллиарда лет назад, ее атмосфера сильно отличалась от сегодняшней. Основные составляющие — углекислый газ и азот — не могли поддержать жизнь, какой мы ее знаем. Со временем, благодаря появлению воды и уникальных организмов, состав атмосферы начал меняться.
Миллиарды лет назад Земля была адским местом. Источник изображения: Science Alert
Вода, жизненно важная для развития жизни, вероятно, появилась на Земле в результате столкновений с астероидами. Она создала среду, пригодную для существования микроорганизмов, которые и начали наполнять атмосферу кислородом. Примерно 2,5 миллиарда лет назад возникли цианобактерии — маленькие сине-зеленые водоросли, открывшие путь к фотосинтезу.
Цианобактерии под микроскопом. Источник изображения: Science Alert
Цианобактерии использовали углекислый газ и воду для синтеза глюкозы, выделяя кислород как побочный продукт. На ранних этапах кислород связывался с минералами или растворялся в океанах, но вскоре его количество стало настолько великим, что он начал заполнять атмосферу. Это событие получило название Великая кислородная катастрофа, благодаря которой наша атмосфера стала пригодной для жизни.
Производители кислорода
Сегодня основным источником кислорода на Земле служат не деревья, как принято считать, а микроскопические организмы, обитающие в океанах. Например, бактерия Prochlorococcus отвечает за примерно 20% мирового кислорода, что больше, чем вырабатывают даже тропические леса Амазонки. В совокупности фитопланктон, морские водоросли и крупные растения в океане вырабатывают до 80% кислорода на планете.
Бактерии Prochlorococcus под микроскопом. Источник изображения: numerama.com
Фотосинтез, процесс, в котором происходит выделение кислорода, базируется на трех компонентах: солнечном свете, углекислом газе и воде. Растения и фитопланктон с помощью хлорофилла захватывают солнечную энергию, превращая углекислый газ и воду в углеводы. Для этих организмов кислород — это всего лишь побочный продукт их жизнедеятельности.
Цианобактерии на воде. Источник изображения: wikimedia.org
Таким образом, кислородная атмосфера Земли возникла благодаря древним цианобактериям и фитопланктону. Без их жизнедеятельности наша планета не смогла бы стать пригодной для жизни.
Когда кислород начнет иссякать
В далеком будущем на Земле кислород может исчезнуть, и это не абсурд. Основные его производители — растения и микроорганизмы, такие как фитопланктон, зависят от углекислого газа. По прогнозам ученых, в течение следующего миллиарда лет наше Солнце станет значительно горячее, что приведет к разрушению углекислого газа в атмосфере. Без него растения прекратят выработку кислорода, что станет началом конца для сложной жизни на Земле.
Кислород на Земле закончится из-за Солнца. Источник изображения: Science Alert
Согласно расчетам, всего за 10 тысяч лет уровень кислорода в атмосфере может снизиться до критических значений. В это время начнет возрастать концентрация метана, а озоновый слой — наш защитник от вредного ультрафиолетового излучения — исчезнет. Эти изменения создадут условия, крайне неблагоприятные для жизни, оставив лишь примитивные организмы — как это было на Земле миллиарды лет назад.
Хотя сценарий «конца кислородной эпохи» выглядит пугающе, беспокоиться нам пока не стоит: полное исчезновение кислорода ожидается только через миллиард лет. Тем не менее такие исследования помогают лучше понимать, как меняются условия на планетах и что делает их пригодными для существования организмов. Даже отсутствие кислорода на других мирах не исключает возможности существования жизни в прошлом.
