Падение метеорита 3,26 млрд лет назад и ранняя жизнь

Графическое изображение падения метеорита S2 и его непосредственных последствий. Автор: Nadja Drabon

Миллиарды лет назад, задолго до того, как что-либо похожее на жизнь, какой мы ее знаем, существовало, метеориты часто били планету. Один такой космический камень рухнул около 3,26 миллиарда лет назад, и даже сегодня он раскрывает секреты прошлого Земли.

Надя Драбон, геолог ранней Земли и доцент кафедры наук о Земле и планетах, ненасытно интересуется, какой была наша планета в древние эпохи, изобилующие метеоритными бомбардировками, когда правили только одноклеточные бактерии и археи, и когда все начало меняться. Когда появились первые океаны? А как насчет континентов? Тектоника плит? Как все эти жестокие удары повлияли на эволюцию жизни?

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, проливает свет на некоторые из этих вопросов, касающихся падения метеорита под неприятным названием «S2», произошедшего более 3 миллиардов лет назад, геологические свидетельства которого сегодня находят в поясе Барбертон Гринстоун в Южной Африке.

Благодаря кропотливой работе по сбору и исследованию образцов горных пород на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга, а также анализу их седиментологии, геохимии и изотопного состава углерода, команда Драбона рисует самую убедительную на сегодняшний день картину того, что произошло в тот день, когда на Землю нанес визит метеорит размером с четыре горы Эверест.

«Представьте, что вы стоите у берегов Кейп-Кода, на мелководье. Это низкоэнергетическая среда без сильных течений. И вдруг на вас накатывает гигантское цунами, которое разрывает морское дно», — сказал Драбон.

Метеорит S2, который, по оценкам, был в 200 раз больше того, что убил динозавров, вызвал цунами, которое смешало океан и выбросило мусор с суши в прибрежные районы. Тепло от удара заставило верхний слой океана выкипеть, а также нагрело атмосферу. Густое облако пыли накрыло все, остановив любую фотосинтетическую активность.

Надя Драбон, справа, со студентами Дэвидом Мадригалом Трехо и Ойкю Мете во время полевых работ в Южной Африке. Автор: Nadja Drabon

Но бактерии выносливы, и после удара, согласно анализу команды, бактериальная жизнь быстро восстановилась. С этим последовали резкие всплески в популяциях одноклеточных организмов, которые питаются элементами фосфора и железа.

Железо, вероятно, было поднято из глубин океана на мелководье вышеупомянутым цунами, а фосфор был доставлен на Землю самим метеоритом и в результате усиления выветривания и эрозии на суше.

Анализ Драбона показывает, что бактерии, метаболизирующие железо, таким образом, процветали сразу после удара. Этот сдвиг в сторону бактерий, предпочитающих железо, хотя и был недолгим, является ключевым элементом пазла, описывающего раннюю жизнь на Земле. Согласно исследованию Драбона, события, связанные с падением метеоритов, хотя и считаются убивающими все на своем пути (включая динозавров 66 миллионов лет назад), несли в себе и позитивный момент для жизни.

«Мы считаем, что события, связанные с ударами, губительны для жизни», — сказал Драбон. «Но это исследование подчеркивает, что эти удары могли бы принести пользу жизни, особенно на ранних этапах… эти удары могли бы фактически позволить жизни процветать».

Эти результаты получены в результате изнурительного труда геологов, таких как Драбо́н и её учеников, которые поднимались в горные перевалы, содержащие осадочные свидетельства ранних брызг горных пород, которые врезались в землю и со временем сохранились в земной коре. Химические сигнатуры, скрытые в тонких слоях горных пород, помогают Драбо́н и её ученикам собирать воедино свидетельства цунами и других катастрофических событий.

Пояс Барбертон Гринстоун в Южной Африке, где Дрэбон сосредоточивает большую часть своей текущей работы, содержит свидетельства по крайней мере восьми событий удара, включая S2. Она и ее команда планируют изучить область дальше, чтобы еще глубже проникнуть в Землю и ее историю, связанную с метеоритами.

Больше информации: Drabon, Nadja et al, Effect of a giant meteorite impact on Paleoarchean surface environments and life, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2408721121. doi.org/10.1073/pnas.2408721121

Источник: Harvard University