Древнейший ландшафт Земли обнаружен в южноафриканских горных породах

Бурение в горах Барбертон Махонджва в Южной Африке

В ходе буровых работ в горах Барбертон-Махонджва в Южной Африке были извлечены керны возрастом 3,2 миллиарда лет, которые содержат некоторые из самых ранних земных форм жизни на Земле.

Под горами Барбертон-Махонджва, когда-то родиной золотой лихорадки в Южной Африке, находится нечто более ценное с научной точки зрения, чем любой драгоценный металл: первая наземная экосистема Земли, заключенная в скальном образовании возрастом 3,2 миллиарда лет, называемом группой Moodies. В разрезах грунта ученые и ранее видели окаменелые остатки микробных покровов, которые, как полагают, покрывали древние водные поверхности. Но теперь они впервые проводят бурение в земле, извлекая образцы того, что, возможно, было первыми на Земле микробными производителями кислорода.

“Нам очень повезло, что существуют такие древние места, как это”, — говорит Таня Босак, геобиолог из Массачусетского технологического института, которая не участвует в проекте. По ее словам, в то время как более древние признаки жизни были обнаружены в Южной Африке и Австралии и, возможно, в Гренландии в том, что когда-то было океанскими отложениями, ни в одном другом месте не было более убедительно задокументировано существование примитивной жизни на суше. Это охватывает не очень понятный период в истории Земли.

Когда сформировалась группа Moodies, Земля была бы почти неузнаваема. Её атмосфера, богатая метаном и углекислым газом, но почти лишенная кислорода, согревала планету, пока Солнце было молодым и слабым. Земли было мало, потому что тектоника плит, процесс сближения континентов, только начинался. Однако в некоторых местах вулканические архипелаги, такие как группа Moodies, находились над поверхностью воды. Пляжи, окружающие вулканы, были бы идеальными местами для развития и распространения жизни, говорит Кристоф Хойбек, геолог из Йенского университета имени Фридриха Шиллера. Он руководит проектом Barberton Archaean Surface Environments (BASE), который планирует завершить бурение восьмого и последнего керна в следующем месяце.

Керны, которые команда уже извлекла из отложений на глубине 200 метров под поверхностью, богаты окаменелым илом. Мы пробурили их на сотни метров, — говорит Хубек. Однако их природа пока остается загадкой.

Иллюстрация планеты

Иллюстрация древней планеты. Художественный вымысел.

Другие древние окаменелости микробов из группы Moodies, найденные в морских и подземных отложениях, вероятно, питались сульфатами или использовали примитивную форму фотосинтеза для питания железом. Но эти метаболические пути плохо работали бы на залитом солнцем мелководье. Хубек считает, что эти микробы были ранними предками цианобактерий, которые насыщали кислородом атмосферу примерно 800 миллионов лет спустя в результате так называемого Великого события окисления. Производство кислорода, по-видимому, является процессом, изобретенным в начале истории Земли, — говорит он.

Возможно это спорное утверждение. Некоторые исследователи утверждают, что если бы фотосинтез, производящий кислород, развился так рано, Великое событие Окисления последовало бы немедленно. Но есть и другие свидетельства существования ранних «кислородных оазисов». Геохимики обнаружили залежи полезных ископаемых задолго до Великого Окисления, для образования которого требовался кислород. А генетический анализ цианобактерий предполагает, что они эволюционировали на суше примерно в то же время, что и группа Moodies, говорит Патрисия Санчес-Баракальдо, палеобиолог из Бристольского университета, которая не связана с проектом. Геномная запись независима и согласуется с идеей о том, что они были ранними предками цианобактерий, — говорит она.

Хубек и его коллеги надеются, что свежие, неизмененные микробные покровы в кернах предоставят убедительные доказательства: геохимические следы производства кислорода, которые отсутствовали в предыдущих открытых образцах. Эта охота начнется всерьез позже в этом году, когда команда начнет изучать более половины кернов на “вечеринке по отбору проб” в Германии. Другая половина останется в Южной Африке в качестве архива.

Окаменелость ликоптера

Окаменелость ликоптера, жившего с конца юрского до мелового периодов в современном Китае, Корее, Монголии и Сибири.

Керны с пробами могут содержать другие научные сокровища. В 2010 году Эммануэль Жово, астробиолог из Льежского университета, сообщила об обнаружении в аргиллитах, извлеченных из золотого рудника группы Moodies, ископаемых сферических микробов со стенками диаметром до 300 микрометров, что в сотни раз превышает размер типичной бактерии. Некоторые полагали, что гигантские микробы были самыми старыми эукариотами в мире — организмами со сложными клетками, подобными нашим, но 1 миллиард лет старше, но подтверждения пока остается неубедительным. Эммануэль Жово надеется, что керны с пробами зафиксируют те же самые окаменелости в лучшем состоянии. Теперь нам просто нужно найти их, — говорит она.

Пробы грунта также могут содержать подсказки о климате этого древнего ландшафта. Одно содержимое керна содержит то, что, по-видимому, является литифицированными слоями почвы, которые могут регистрировать показатели состава атмосферы. Морские сланцы могут свидетельствовать о том, как был разрушен вулканический базальт островов. Был ли он разорван на куски, как это происходит в современной Арктике, или был разделен на части, как в тропических широтах. Это может указывать на древние температурные условия. Другие «узоры» в пробах отражают переплетающиеся слои песка и грязи, образованные древними приливами. В то время Луна была намного ближе к Земле, и данные о приливах могли определить расстояние до нее.

Полученные керны с образцами также должны содержать свидетельства о ударах молнии, которые создают сильные магнитные поля, способные оставлять следы на горных породах. Молния, возможно, снабдила древнюю экосистему ключевым питательным веществом, разрушив прочные молекулярные связи атмосферного азота, позволив атомам образовывать соединения, от которых зависит жизнь. Поскольку микробов, разлагающих азот, было мало или вообще не существовало, одна только частота ударов может указывать на то, сколько этого важного питательного вещества достигло поверхности. Этот поток азота потенциально являлся основным компонентом биосферы в то время, — говорит Роджер Фу, ученый-планетолог из Гарвардского университета.

Во многих отношениях скальные образования группы Moodies готовят геологов к другой предстоящей работе, когда образцы горных пород будут доставлены из другого места на поверхности Марса, которому 3 миллиарда лет. Позже в этом месяце марсоход NASA Perseverance достигнет дельты окаменевшей реки и начнет бурение. По словам Босака, если будущие миссии на Марс вернут эти образцы на Землю, лабораторные методы, используемые сегодня при изучении кернов, пригодятся. Глядя на эти хорошо сохранившиеся отложения на Земле, мы можем сказать, каким был бы идеальный случай на Марсе.

Ссылки на исследование в тексте статьи.

Читайте также: