Древний секрет океана: в миг, привычная нам вода может превратиться в нечто другое

Представьте себе океаны не привычного нам синего, а ярко-зеленого цвета.

Недавно опубликованное в журнале Nature Ecology & Evolution исследование предполагает, что океаны нашей планеты действительно могли быть зелеными в далеком прошлом и, возможно, изменят свой цвет снова в будущем.

Эта научная работа также открывает новые перспективы в поиске жизни за пределами Земли.

По данным исследователей, между 3,8 и 1,8 миллиардами лет назад, когда жизнь на Земле состояла в основном из одноклеточных организмов, живших в водах, насыщенных железом, химический состав океана и процессы фотосинтеза значительно отличались от современных. Присутствие большого количества железа в сочетании с особым типом фотосинтеза, возможно, придавало водам зеленоватый оттенок.

Доказательства этому предположению были получены в ходе нового изучения, проведенного в Университете Нагои в Японии под руководством Таро Мацуо. Команда показала, что некоторые эволюционно значимые бактерии, известные как цианобактерии, могли активно развиваться в такой "зеленой" морской среде.

Как пояснил Мацуо, эти микроорганизмы, вероятно, использовали железо вместо воды в качестве источника электронов для фотосинтеза, применяя пигмент фикоэритробилин вместо привычного хлорофилла. Этот пигмент эффективно поглощает зеленый свет, что, по мнению исследователей, позволяло данным бактериям процветать в богатых железом зеленых океанах прошлого.

Подтверждение этой гипотезы ученые нашли, в том числе, наблюдая за водами вокруг японского вулканического острова Иводзима, которые имеют зеленоватый оттенок из-за присутствия окисленного железа (Fe(III)). В этих водах активно развиваются современные сине-зеленые водоросли — потомки древних цианобактерий.

В лабораторных условиях исследователи продемонстрировали, что те же водоросли, будучи генетически модифицированы для синтеза фикоэритробилина, лучше всего растут именно в зеленой воде. Ученые добавили, что хотя хлорофилл отлично работает в видимом спектре света, фикоэритробилин оказывается более эффективным в условиях зеленого освещения. Компьютерное моделирование также показало, что кислород, выделяемый в ходе ранних форм фотосинтеза, мог привести к концентрации частиц окисленного железа, достаточной для окрашивания поверхностных вод в зеленый цвет.

Одним из важных выводов данного анализа является предположение, что планеты, наблюдаемые из космоса как бледно-зеленые точки, могут быть перспективными кандидатами для поиска на них первичной фотосинтетической жизни. Впрочем, японское исследование также подчеркивает, что цвет океанов Земли не является константой и может меняться в будущем, поскольку он тесно связан с химическим составом воды и влиянием биосферы.

Таро Мацуо высказал мысль о возможном будущем изменении цвета океанов. По его словам, по мере старения Солнца оно станет ярче, что приведет к усилению испарения с поверхности и увеличению интенсивности ультрафиолетового излучения. Эти условия могут способствовать развитию так называемых пурпурных бактерий, обитающих в глубоких водах, богатых серой и бескислородных. Ученый предположил, что это потенциально может привести к появлению более пурпурных, коричневых или зеленых оттенков в прибрежных или расслоенных водных слоях, уменьшая привычный темно-синий цвет из-за сокращения фитопланктона. Он заключил, что на геологических временных масштабах ничто не вечно, и изменения цвета наших океанов были и останутся неизбежными.

Уточнения

Мирово́й океа́н — основная часть гидросферы, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова, и отличающаяся общностью солевого состава.