Transcription
Около 600 миллионов лет назад цепь гигантских древних гор возвышалась над бесплодным, пустынным ландшафтом. И вы, возможно, сейчас очень стараетесь представить себе самый большой горный хребет, какой только можете. Но я думаю, я могу с уверенностью сказать: «Нет, это слишком мало». Потому что это были супергоры. По крайней мере, такие же высокие, как самый высокий горный хребет сегодня, Гималаи, но почти в четыре раза длиннее. Супергоры были настолько нелепо огромными, что, насколько нам известно, они образовались всего дважды в глубокой древности, и просуществовали лишь малую долю всей истории нашей планеты. И оба раза, когда на Земле были супергоры, кажется, совпадают с некоторыми из самых глубоких эволюционных сдвигов за всю историю жизни. Так что возможно, что их подъем и, в частности, их падение могут быть причиной того, что сложная жизнь существует вообще.
В 2006 году группа геологов сообщила, что обнаружила странный закономерность. Они изучали образцы осадочных пород, собранные из огромных отложений на нескольких континентах. И они специально рассматривали крошечные зерна циркона. Циркон — чрезвычайно прочный минерал, который может сохраняться сотни миллионов или даже миллиарды лет, что делает его своего рода геологической капсулой времени. Циркон содержит уран, элемент, который постепенно распадается до свинца с известной скоростью. Это позволяет ученым определять возраст зерен циркона на основе относительного количества урана и свинца внутри них. И эти зерна циркона, собранные из разных куч осадочных пород на континентах, столь же далеких, как Австралия и Африка, имели странно схожие возрастные закономерности, что предполагает, что все они были отложены из одного источника примерно в одно и то же время. Но как один источник мог отложить осадочные породы на такой огромной географической территории?
Что ж, оказывается, эти маленькие и тонкие подсказки указывали на, пожалуй, наименее маленькие и тонкие вещи из всех. Супергоры. Видите ли, около 650 миллионов лет назад одни из крупнейших континентальных столкновений в истории привели к образованию суперконтинента Гондвана. И в процессе, как предположили эти исследователи, эти столкновения создали гигантскую цепь, которую они назвали трансконтинентальными супергорами Гондваны. Простираясь более чем на 8000 км в длину и более чем на 1000 км в ширину, они затмевали все другие известные горные хребты, просуществовав сотни миллионов лет. И с гигантскими горами пришло гигантское количество осадочных пород. Видите ли, по мере того как горы постепенно разрушаются со временем, породы, которые они вынесли из земной коры, крошатся в осадочные породы и в конечном итоге откладываются повсюду речными системами, например. Чем больше горы, тем больше осадконакопления вы получаете. И трансконтинентальные супергоры Гондваны, возможно, привели к одному из самых высоких уровней осадконакопления в истории. Достаточно, чтобы покрыть всю территорию Соединенных Штатов на глубину 10 километров, согласно оценкам исследователей. Не только из-за их беспрецедентного размера, но и потому, что они находились близко к экватору в районах с высоким уровнем осадков, которые помогали их выветривать. К тому же, так далеко назад на суше не было растительности, которая могла бы покрывать и защищать супергоры и замедлять процесс выветривания. Так что уровни эрозии были бы экстремальными. И когда гигантские речные системы по обе стороны хребта впадали в океаны, они уносили с собой огромные количества осадочных пород.
И вот здесь исследователи предложили нечто весьма радикальное. Что, если сброс всей этой пыли супергор в древние океаны дал толчок жизни на Земле? Видите ли, трансконтинентальные супергоры Гондваны просто совпали по времени с появлением крупной сложной жизни в окаменелостях в эдийском и кембрийском периодах. А кембрий хорошо известен как период, когда многие крупные группы животных появляются впервые во время так называемого кембрийского взрыва, который начался около 530 миллионов лет назад. Этот взрыв произошел во время буквального пика времени супергор, когда огромные количества осадочных пород текли в океаны, как никогда раньше. Может ли это быть не просто корреляция, а причинно-следственная связь? Исследователи утверждали, что массивные сбросы осадочных пород быстро увеличили бы уровень ключевых питательных веществ в океанах, таких как железо, фосфор и кальций. Это новое непрерывное снабжение питательными веществами могло способствовать появлению более продуктивных и сложных экосистем, которые могли бы поддерживать крупную животную жизнь впервые. И это могло бы потенциально объяснить, почему мы внезапно видим так много биологических изменений в позднем эдии и раннем кембрии. Ключевые элементы, которые когда-то были ограничены, заперты в земной коре, где жизнь не могла их получить, внезапно стали обильными в океанах. Исследователи даже предположили, что быстрый приток кальция в океаны, в частности, позволил внезапно эволюционировать скелетам примерно в это время. Животные, возможно, строили первые известные твердые тела из обломков супергор. Так что металл, буквально так много металла.
Идея о том, что древние супергоры повлияли на ключевую главу в истории жизни на Земле, была весьма заманчивой, когда она была предложена в 2006 году, но было трудно быть уверенным, что это не было просто совпадением. Возможно, это были просто два странных события в истории природы, которые произошли примерно в одно и то же время. Чтобы действительно укрепить идею прямой связи между древними супергорами и древними эволюционными сдвигами, нам в идеале нужно было бы увидеть повторяющуюся закономерность. Например, еще один древний горный хребет, возникающий одновременно с еще одним крупным биологическим скачком. И затем, более чем через десятилетие, исследователи, отбирая образцы осадочных пород из крупнейших рек планеты, снова заметили еще одну интересную закономерность в тех крошечных, почти неразрушимых цирконах. Они искали супергоры, используя особый метод, который измерял количество элемента под названием лютеций в их цирконах. Если зерна циркона образуются под очень сильным давлением, они, как правило, имеют необычно низкий уровень лютеция, вместо того чтобы включаться в зерна. Лютеций вместо этого поглощается минералом гранатом. И один из немногих способов, которым цирконы могут образовываться под таким нелепым давлением, особенно на большой площади, — это находиться у корней древних супергор. На этот раз, когда исследователи датировали свои цирконы с низким содержанием лютеция, они обнаружили не один, а два периода образования супергор. Один, конечно, совпал с трансконтинентальными супергорами Гондваны, начавшимися около 650 миллионов лет назад. Но другой горный хребет был как новым для науки, так и намного, намного старше. Он датировался 2 миллиардами лет назад, когда столкновение сформировало самый первый суперконтинент планеты — Нуну. И, как и Гондвана, континентальные столкновения, сформировавшие Нуну, сошлись именно так, чтобы образовать горный хребет длиной более 8000 км. Исследователи назвали их Нунскими супергорами.
Как и их более молодые трансконтинентальные собратья, Нунские супергоры, первые, которые увидел мир, также совпали с некоторыми крупными эволюционными изменениями. Самые ранние известные организмы, достаточно большие, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, появляются в окаменелостях около 1,9 миллиарда лет назад. как раз в то время, когда осадконакопление от Нунских супергор было в самом разгаре. Это спиральные нити, называемые грапаниями. И хотя мы точно не знаем, где они находятся в древе жизни, они на порядки больше, чем более ранние микроскопические ископаемые виды, которые им предшествовали. И считается, что самые ранние эукариоты, организмы, клетки которых имеют ядро, эволюционировали примерно в это время, что стало важной вехой в ранней сложной жизни. Так что все это согласуется с гипотезой о том, что в нескольких случаях супергоры освободили раннюю жизнь от предыдущих ограничений по размеру и сложности. Внезапные массивные всплески питательных веществ, которые они поставляли по мере своего подъема и падения, могли сначала способствовать эволюции крупных и сложных клеток, а затем, во второй раз, крупных и сложных животных. И экстремальное осадконакопление обеих супергор могло также способствовать этому биологическому эффекту, повышая уровень кислорода. Во-первых, эти беспрецедентные притоки питательных веществ стимулировали бы массовое цветение крошечных морских фотосинтетиков, которые внезапно производили бы гораздо больше кислорода. Во-вторых, эрозия супергор погребла бы множество элементов и минералов, которые обычно связывают кислород, таких как органический углерод, пирит и железо, позволяя большему количеству кислорода накапливаться в атмосфере. Это сделало еще один жизненно важный ресурс для сложной жизни внезапно гораздо более обильным и доступным.
Было также еще одно совпадение, на которое указали исследователи, которое могло бы подкрепить эту идею. Они отметили, что отсутствие супергор также совпало с отсутствием крупных эволюционных изменений. Знаменитый застойный период истории Земли, известный как «скучный миллиард», развернулся между 1,8 миллиарда лет назад и 800 миллионами лет назад. Как следует из названия, за это время, кажется, мало что изменилось. И, возможно, это потому, что, похоже, не возникало супергор, чтобы обеспечить питательными веществами следующий крупный эволюционный скачок.
Что ж, нам еще многое предстоит узнать о древних супергорах Земли и о том, насколько они были важны для ранней жизни, но такие исследования указывают на то, что мы знаем наверняка. От самых высоких вершин до мельчайших клеток, геология и биология глубоко взаимосвязаны. И хотя часто говорят, что мы — звездная пыль, созданная из элементов, выкованных в сердцах умирающих звезд, в каком-то смысле мы, возможно, также являемся пылью супергор.
Счастливого Месяца Земли. PBS отмечает это, выпуская множество отличных новых эпизодов на всех наших каналах, глубоко погружаясь в нашу удивительную планету, например, последний эпизод «Weathered» об системах раннего предупреждения об экстремальных погодных явлениях. Ссылки на этот эпизод и полный плейлист PBS «Месяц Земли» находятся в описании. Как морские коньки, одни из худших пловцов океана, распространились по всему миру? И откуда они вообще взялись? Узнайте в нашем эпизоде «Как тектоника плит подарила нам морских коньков». И спасибо супер-эонтологам этого месяца: Эдди Энни и Эрику Хиггинсам, Карлу Вулфулу, Джеки Скотт Ралстон, Джейку Харту, Джону Дэвидсону, Хуану М., Мелани Ламб, Карнавалу, Нико Робину, Рафаэлю Хассу, Тони Ди и, конечно же, Стиву. Станьте Эонитом на patreon.com/eons, и вы получите приятные бонусы, такие как доступ к эксклюзивным опросам и видео от команды Eons. И, как всегда, спасибо, что присоединились ко мне в студии Энни и Эрика Хиггинсов. Подпишитесь на youtube.com/eons, чтобы узнать больше приключений в глубоком времени. Я читал это в самолете и думаю, что я не просто шевелил губами. Так что я думаю, что человек рядом со мной подумал, что я звучу как сумасшедший, просто произнося все эти слова рядом с ним. Он >> многому научился. >> Я надеюсь. Да. Пожалуйста, парень из 13C.