Маршия Бьорнеруд - Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Из-за этой неопределенности приз за звание самых древних подтвержденных следов жизни был пока что возвращен очень похожей на формацию Исуа, но более молодой толще зеленокаменных и осадочных пород, находящейся на другой стороне мира — на северо-западе Австралии. Это формация Дрессер группы Варравуна, которая, хотя и моложе на 250 млн лет, может, по крайней мере, похвастаться наличием прямых, зримых следов жизни — ископаемых строматолитов (рис. 10) [67] Van Kranendonk, M., Philippot, P., Lepot, K., Bodorkos, S., and Pirajno, F., 2008. Geological setting of Earth's oldest fossils in the c.3.5 Ga Dresser Formation, Pilbara craton, Western Australia. Precambrian Research , 167, 93–124. . Эти тонкослоистые, комковатые породы (название которых буквально означает «каменная подстилка» или «ковровый камень», что связано с их бугристой поверхностью) являются окаменелыми микробиальными матами, вероятно представляющими не один биологический вид, а вертикальную экосистему прокариот, находящихся в симбиотических отношениях и живших в первобытном океане. Осадочные текстуры, характерные для среды с волновым возмущением, указывают на то, что строматолиты росли в мелких, хорошо освещенных солнцем водах, а также позволяют предположить, что эти организмы, по крайней мере в верхних слоях, были фотосинтетиками. Имея уже довольно сложную коммунальную организацию, строматолитовые колонии не могли быть самыми первыми формами жизни. Как и цирконы из Джек-Хиллс и несогласное напластование Геттона, они указывают на существование гораздо более ранних, пока неизвестных предшественников. Тем не менее пальма первенства не только в категории самых древних сохранившихся пород, но и самых древних следов биосферы осталась пока у Австралии.

В 2016 г., после двух десятилетий жарких споров по поводу того, заключены ли в породах Исуа химические призраки древних организмов, еще одна группа геологов, включавшая двух авторов оригинальной статьи об изотопах углерода, опубликовала новое исследование, сообщив об обнаружении образований, вероятно являющихся строматолитами, в обнажении карбонатных (известняковоподобных) пород в формации Исуа, недавно вскрытом в результате таяния ледника [68] Nutman, A., Bennett, V., Friend, C., Van Kranendonk, M., and Chivas, A., 2016. Nature , 537; http://dx.doi.org/10.1038/nature19355 . Их возраст оценивается в 3,7 млрд лет. Освещая это открытие, мировые СМИ вполне ожидаемо подчеркивали его важность для поисков жизни на Марсе, хотя куда более важный его смысл кроется в том, что жизнь на Земле, по всей видимости, зародилась и достигла значительного разнообразия еще в те времена, когда на планете царил ад космических бомбардировок [69] Watson, Traci, 3.7 billion year old fossil makes life on Mars less of a long shot. USA Today , 31 August 2016; http://www.usatoday.com/story/news/2016/08/31/37-billion-year-old-fossil-makes-life-mars-less-long-shot/89647646/ . И с этого момента эволюция земной атмосферы была тесно переплетена с эволюцией жизни.

Стальной магнат (и позже филантроп) Эндрю Карнеги, который в свое время был богаче Билла Гейтса, Сэма Уолтона и Уоррена Баффета, вместе взятых, сколотил состояние, не только эксплуатируя тысячи рабочих на своих сталелитейных заводах, но и, если копнуть глубже, благодаря труду несметного числа древних микробов. Сталь Карнеги, как, впрочем, и практически вся остальная сталь в мире, выплавлялась из пород, относящихся в некотором смысле к исчезнувшему роду. Большинство типов пород, например базальты, извергаемые вулканами срединно-океанических хребтов, или песчаники, состоящие из гранулированных остатков других пород, более или менее вечны в том смысле, что сегодня их образование продолжается на Земле точно так же, как на протяжении прошедших миллиардов лет. В отличие от них, осадочные образования с незамысловатым названием «железистые формации» накапливались лишь в определенный период времени в истории Земли и отражают революцию в химическом составе поверхности планеты, которая произошла лишь однажды, в раннем протерозое, от 2,5 до 1,8 млрд лет назад. В частности, эти самые плотные из пород свидетельствуют о радикальном изменении атмосферы — переходе от поверхностных условий без свободного кислорода (О 2) к дивному новому миру, созданному благодаря неустанному труду выделяющих кислород фотосинтетических микроорганизмов, таких как синезеленые водоросли, или цианобактерии (чьи современные потомки являются бичом стоячих водоемов, вызывая цветение воды и неприятный запах). Эта была третья атмосфера Земли.

Полосчатые железистые формации, чаще всего встречающиеся в Австралии, Бразилии, Финляндии и регионе Верхнего озера, — это красивые породы с яркой цветовой палитрой, где тонкие слойки серебристого гематита и черного магнетита чередуются с серым кремнем и красноватой яшмой. Мощность этих формаций может достигать сотен метров. Как правило, они разрабатываются гигантскими открытыми карьерами, такими как огромная рукотворная бездна «Халл Раст» («Большой каньон Севера») в Хиббинге (штат Миннесота), родном городе Боба Дилана. Если не принимать во внимание их металлический состав, эти железистые формации очень сходны с современными известняками по характеристикам осадконакопления, что позволяет предположить, что они откладывались и в мелководной морской обстановке. Однако в современном океане железо находится в таком дефиците, что выступает так называемым лимитирующим питательным веществом — необходимым для жизни элементом, нехватка которого сдерживает биологическую продуктивность. На этом факте даже основана одна из предлагаемых сегодня спорных схем климатического инжиниринга. Идея состоит в том, чтобы распылить в Мировом океане достаточное количество железного порошка, что активизирует процесс размножения и фотосинтеза цианобактерий, которые (если все пойдет согласно плану) будут оседать на дно океана, секвестрируя большое количество углерода и не ввергая в хаос (скрестим пальцы!) всю остальную морскую биосферу. В отличие от сегодняшней морской воды, содержащей лишь следовые количества железа, протерозойские океаны изобиловали железом, о чем свидетельствуют огромные объемы распространения железистых формаций, — представьте себе всю сталь мира, заключенную в автомобилях, самолетах, зданиях, мостах, железных дорогах и т. п.

Именно кислород, этот мятежный газ, впервые выработанный цианобактериями, изменил правила игры в отношении того, что отныне могло и не присутствовать в морской воде. В докислородном режиме железо, извергаемое из глубоководных вулканических жерл, спокойно пребывало в открытом океане в растворенном виде, перемешиваясь без видимого эффекта с натрием, кальцием и другими ионами. Но, как только кислород начал накапливаться на мелководьях, его атомы принялись охотиться за атомами железа, связывать их и тянуть на дно, создавая железистые формации. Кислород очистил океаны от железа, в буквальном смысле превращая его в ржавчину.