Близо три четвърти от Земята са покрити с океани, което прави планетата да изглежда като бледосиня точка от Космоса.

Японски изследователи обаче направиха убедителен аргумент, че океаните на Земята някога са били зелени, в проучване, публикувано в Nature. Причината, поради която океаните на Земята може да са изглеждали различно в древното минало, е свързана с тяхната химия и еволюцията на фотосинтезата.

Лентовидни железни образувания са били отложени в архейските и палеопротерозойските еони, приблизително преди 3.8 и 1.8 милиарда години. Животът тогава е бил ограничен до едноклетъчни организми в океаните, а континентите са безплоден пейзаж от сиви, кафяви и черни скали и седименти.

Дъждът, падащ върху континенталните скали, разтваря желязото, което след това се пренася в океаните от реките. Други източници на желязо са били вулканите на океанското дъно. Това желязо ще стане важно по-късно.

Архейският период е време, когато атмосферата и океанът на Земята са били лишени от газообразен кислород, но също така и когато са еволюирали първите организми, генериращи енергия от слънчевата светлина. Тези организми са използвали анаеробна фотосинтеза, което означава, че могат да извършват фотосинтеза при липса на кислород.

Това предизвика важни промени, тъй като страничен продукт от анаеробната фотосинтеза е кислородният газ. Кислороден газ, свързан с желязото в морската вода. Кислородът съществува само като газ в атмосферата, след като желязото в морската вода не може да неутрализира повече кислород.

В крайна сметка ранната фотосинтеза доведе до „великото събитие на окисление“, основна екологична повратна точка, която направи възможен сложният живот на Земята. Той отбеляза прехода от до голяма степен безкислородна Земя към такава с големи количества кислород в океана и атмосферата.

„Ивиците“ с различни цветове в лентовите железни образувания записват това изместване с редуване между отлагания на желязо, отложени в отсъствието на кислород, и червено окислено желязо.

Случаят на скорошната статия за зелените океани в архейския еон започва с наблюдение: водите около японския вулканичен остров Иуо Джима имат зеленикав оттенък, свързан с форма на окислено желязо - Fe(III). Синьо-зелените водорасли виреят в зелените води около острова.

Въпреки името си синьо-зелените водорасли са примитивни бактерии, а не истински водорасли. В архейския период предците на съвременните синьо-зелени водорасли са еволюирали заедно с други бактерии, които използват двувалентно желязо вместо вода като източник на електрони за фотосинтеза. Това показва високи нива на желязо в океана.

Фотосинтезиращите организми използват пигменти (най-вече хлорофил) в своите клетки, за да трансформират CO₂ в захари, използвайки енергията на слънцето. Хлорофилът придава на растенията техния зелен цвят. Синьо-зелените водорасли са особени, защото носят общия пигмент хлорофил, но също и втори пигмент, наречен фикоеритробилин (ФEБ).

В своята статия изследователите откриват, че модифицираните чрез генетично инженерство съвременни синьо-зелени водорасли с ФЕБ растат по-добре в зелени води. Въпреки че хлорофилът е чудесен за фотосинтезата в спектрите на видимата за нас светлина, ФEБ изглежда е по-добър при условия на зелена светлина. Преди възхода на фотосинтезата и кислорода океаните на Земята съдържали разтворено редуцирано желязо (желязо, отложено при липса на кислород).

Кислородът, освободен от нарастването на фотосинтезата в архейския еон, след това довежда до окислено желязо в морската вода. Компютърните симулации на хартията също установиха, че кислородът, освободен от ранната фотосинтеза, води до достатъчно висока концентрация на окислени железни частици, за да оцветят повърхностните води в зелено.

След като цялото желязо в океана e окислено, в океаните и атмосферата на Земята съществува свободен кислород (0₂). Така че основното заключение от изследването е, че световете с бледозелени точки, гледани от Космоса, са добри кандидати за планети за приютяване на ранен фотосинтетичен живот.

Промените в океанската химия са били постепенни. Архейският период е продължил 1.5 милиарда години, което е повече от половината от историята на Земята. За сравнение цялата история на възхода и еволюцията на сложния живот представлява около една осма от историята на Земята.

Почти сигурно цветът на океаните се променя постепенно през този период и потенциално се колебае. Това може да обясни защо синьо-зелените водорасли са развили и двете форми на фотосинтетични пигменти. Хлорофилът е най-подходящ за бяла светлина, която е типът слънчева светлина, който имаме днес. Възползването от зелената и бялата светлина би било еволюционно предимство.

Могат ли океаните отново да променят цвета си?

Изводът от скорошната японска статия е, че цветът на нашите океани е свързан с химията на водата и влиянието на живота. Можем да си представим различни цветове на океана, без да заимстваме твърде много от научната фантастика.

Лилавите океани биха били възможни на Земята, ако нивата на сяра бяха високи. Това може да бъде свързано с интензивна вулканична дейност и ниско съдържание на кислород в атмосферата, което би довело до доминирането на лилавите серни бактерии.

Червените океани също са теоретично възможни при интензивен тропически климат, когато червеното окислено желязо се образува от разлагането на скалите на сушата и се пренася в океаните от реки или ветрове. Или ако вид водорасли, свързани с "червените приливи", започнат да доминират на повърхността на океаните.

Снимка: Unsplash

Виж още: Ъпдейт за Windows 11 най-сетне отваря пътя към инсталацията му на стари компютри