Как фосфор превратил Землю в мир с кислородной атмосферой

Иллюстрация четырехблочной биогеохимической модели, использованной в работе. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64194-4

Новое исследование раскрыло, как фосфор — питательное вещество, необходимое для фотосинтеза, — хлынул в древние океаны и запустил первый крупный подъем атмосферного кислорода на Земле более 2 миллиардов лет назад.

Доктор Мэттью Додд из Школы наук о Земле и океанах Университета Западной Австралии, ведущий автор исследования, опубликованного в Nature Communications, объяснил:

«Стимулируя цветение фотосинтезирующих микроорганизмов, эти импульсы фосфора усиливали захоронение органического углерода и позволяли кислороду накапливаться в воздухе. Это был переломный момент, который в конечном итоге сделал возможной сложную жизнь».

Исследование объединило глобальный архив древних карбонатных пород с моделированием климатической системы Земли и показало, что содержание фосфора в океане и кислорода в атмосфере совместно росли и падали во время Великого кислородного события.

Команда измерила фосфат, связанный с карбонатами, который служит индикатором растворенного фосфата в морской воде, и обнаружила, что его уровни коррелируют с сигналами изотопов углерода, фиксирующими биологическую продуктивность и захоронение углерода.

Тысячи модельных экспериментов затем продемонстрировали, что временные всплески поступления фосфора в океаны воспроизводят как быстрое насыщение кислородом, так и характерные изотопные «отпечатки пальцев» в геологической летописи.

«Кислород — это твердая валюта сложной жизни, и когда уровни фосфора в ранних океанах повышались, фотосинтез ускорялся, — сказал доктор Додд. — Когда больше органического углерода захоранивалось, это приводило к высвобождению кислорода для накопления в атмосфере. Вот как Земля сделала свой первый большой вдох».

Результаты исследования важны для понимания того, как поддерживать устойчивые уровни кислорода на Земле, а также служат руководством для астробиологов.

«Астрономы все чаще рассматривают богатые кислородом атмосферы как первостепенные цели в поисках жизни за пределами Земли, но кислород, в принципе, может возникать и без биологии, — отметил доктор Додд. — Определив питательное вещество, которое связывает океаны, биологию и атмосферу, мы предлагаем проверяемый биологический путь для создания и поддержания кислорода на обитаемых мирах. Мы также предоставляем основу для интерпретации обнаружения кислорода на планетах за пределами нашей Солнечной системы».

Больше информации: Matthew S. Dodd et al, Marine phosphorus and atmospheric oxygen were coupled during the Great Oxidation Event, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64194-4

Источник: University of Western Australia

ИИ: Это исследование впечатляюще показывает, как, казалось бы, незначительные изменения в химическом составе океанов миллиарды лет назад заложили основу для всей сложной жизни на нашей планете. В 2025 году, когда поиск обитаемых экзопланет набирает обороты, такие работы становятся особенно актуальными, предоставляя конкретные биохимические маркеры для идентификации потенциально обитаемых миров.