Палеонтологические открытия, из-за которых нам придется переписать учебники

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Возможно, именно так выглядит наша планета в эпоху поздних тяжелых бомбардировок. – (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА)

В засушливом и солнечном северо-западном углу Австралии, вдоль тропика Козерога, находится самая старая поверхность планеты под небом. Если вы проедете через малонаселенный северный район к югу от Порт-Хедленда, который находится на побережье, вы попадете на выровненные временем холмы. Они являются частью региона под названием Пилбара Кратон, образовавшегося 3,5 миллиарда лет назад, когда Земля была еще очень молодой.

Присмотритесь. Через трещину на одном из этих холмов падают древние оранжевые фантазийные камни: эти отложения называются Апекс Черт. Этот камень содержит маленькие трубочки, которые можно увидеть только под микроскопом. Некоторые похожи на петроглифы торнадо, другие на плоских червей. И это одни из самых спорных образцов окаменелостей, когда-либо собранных на нашей планете. В конце концов, вполне возможно, что это самые старые формы жизни.

В декабре 2017 года исследователи завершили многолетнюю дискуссию о происхождении этих форм. Это действительно окаменелости живых существ, и, по словам геохимика Джона Вэлли из Университета Вискозина, им 3,465 миллиарда лет. Если Вэлли и его команда правы, эти окаменелости докажут, что жизнь была другой даже тогда, в дикой юности нашей планеты.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Кусок камня из Апекс Черт в Западной Австралии. Возраст 3,5 миллиарда лет. (вверху) Пример одного из микрофоссилий, найденных в затонувшем корабле. (внизу) – (Джефф Миллер; Дж. Уильям Шопф, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе)

Эти окаменелости – лишь часть волны открытий, указывающих на новую историю древней Земли. За последний год несколько групп ученых откопали, разбили и разрушили лазером обломки горных пород, которые могли содержать жизнь возрастом 3,7, 3,95 или даже 4,28 миллиарда лет. Все эти микрофоссилии – и связанные с ними химические доказательства – вызвали интенсивные споры. Но все они заставляют нас усомниться в принятой сегодня истории.

Согласно той же истории, в течение полумиллиарда лет после своего образования Земля, вероятно, была теплой. Этот заразный мир был населен вулканами и был засыпан обломками, что сделало его настолько ужасным и негостеприимным для жизни, что эта эпоха получила название Гад, в честь Аида, более известного нам как Аид, древнегреческий бог подземного мира. Не может быть, чтобы жизнь зародилась до завершения особенно сильной бомбардировки астероидов 3,8 миллиарда лет назад.

Но новые открытия получают все большую огласку и критику. Многие геологи теперь считают, что Земля с самого начала была пресной и полной воды. Некоторые из старейших найденных горных пород предполагают, что части земной коры остыли и затвердели 4,4 миллиарда лет назад. Кислород в этих древних обломках указывает на то, что вода на Земле была еще 4,3 миллиарда лет назад. И вместо эпохального финального дождя падение метеорита может медленно прекратиться, поскольку солнечная система стабилизировалась, как мы ее знаем.

«Все на самом деле больше походило на современный мир в те дни. Была вода, потенциально устойчивая корка. Мы не отказываемся от идеи, что мир мог быть населен и поддерживался какой-либо формой жизни », – говорит Элизабет Белл, геохимик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Все это вместе – свидетельства древней Земли и Луны – говорит нам о том, что мир эпохи Гадея (Катархея) был совершенно другим: твердый, умеренный, свободный от метеоритов и полный воды – это был Эдем от рождения.

Древние подсказки

Около 4,54 миллиарда лет назад Земля образовалась из пыли и камней, оставшихся после рождения Солнца. Более мелкие остатки продолжали попадать на крошечную Землю, нагревая и насыщая ее радиоактивными материалами, которые нагревали ее еще больше от солнца. Океаны магмы покрыли поверхность земли. Тогда Земля была не каменистой планетой, а шаром лавы.

Вскоре после того, как Земля срослась, мастерская летающая планета врезалась в нее с невероятной силой, возможно, испарив всю воду на Земле и образовав Луну. Падение вещества продолжалось, иногда оставляя на поверхности кратеры диаметром до 1000 километров. Согласно принятой парадигме эпохи Гадея (Катархеи), этот дождь завершился атакой под названием «Поздняя тяжелая бомбардировка», также известной как Лунный катаклизм, во время которой астероиды влетели во внутреннюю часть Солнечной системы и поразили скалистые планеты. В течение этой первой эры, которая закончилась около 3,8 миллиарда лет назад, Земля была расплавленной и не могла поддерживать твердую кору, не говоря уже о жизни.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Но около десяти лет назад эта история начала меняться, во многом благодаря крошечным кристаллам, называемым цирконом. Эти полудрагоценные камни, чаще всего не больше точки в конце предложения, рассказали нам о более прохладном, влажном и, скорее всего, обитаемом мире, существовавшем 4,3 миллиарда лет назад. В последние годы окаменелости в древних камнях подтвердили историю цирконов для более спокойного климата. Окаменелости Кратона Пилбара, похожие на торнадо, – лишь последний найденный образец.

Сегодня самые ранние свидетельства существования жизни – в которых многие ученые сомневаются и даже отвергают – датируются по крайней мере 3,77 миллиарда лет, а возможно, даже 4,28 миллиарда.

Читайте также:  На дне Балтийского моря нашли редкую шифровальную машину нацистов, которую всеми силам старались уничтожить

В марте 2017 года Доминик Папино, геохимик из Университетского колледжа Лондона, и его ученик Мэтью Додд описали трубчатые окаменелости в обнажениях обнажения Квебека, которые относятся к самым ранним годам существования нашей планеты. Это образование, получившее название Зеленокаменного пояса Нуввуагиттук, представляет собой фрагмент примитивного океанского дна Земли. Он содержит окаменелости размером с половину волоса и длиной всего полмиллиметра. Они состоят из оксида железа, называемого гематитом, и могут быть ископаемыми городами, построенными сообществами микробов 4,28 миллиарда лет назад.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Ярко-красная скала в зеленокаменном поясе Нувувогиттак содержит трубчатые окаменелости, возраст которых составляет 3,77 миллиарда лет. (Доменико Папино)

«Возможно, они образовали эти гелеобразные ржаво-красные покрытия на скалах возле вулканических отверстий», – объясняет Додд. Подобные структуры существуют в современных океанах, где сообщества микробов и кроваво-красных трубчатых червей процветают вокруг черных выплевывающих кратеров, глубоко за пределами солнечного света.

Додд обнаружил трубки рядом с графитовыми и карбонатными «розетками», небольшие карбонатные кольца, содержащие органические вещества. Розетки могут образовываться в результате различных небиологических процессов, но Додд также обнаружил минерал под названием апатит, который, по его словам, является точным признаком биологической активности. Исследователи также проанализировали варианты или изотопы углерода в графите. Обычно живые организмы предпочитают использовать более легкие изотопы, поэтому содержание углерода-12 по сравнению с углеродом-13 может использоваться в качестве индикатора биологической активности в прошлом. Графит рядом с розетками также указывал на присутствие жизни. Все это вместе – трубы и окружающие их химические элементы – говорит нам о том, что мы сталкиваемся с остатками микробных сообществ, которые жили в глубинах океана рядом с гидротермальным источником.

Геологи до сих пор не определились с точным возрастом каменного пояса, в котором они были обнаружены, но все согласны с тем, что это одно из старейших, если не самое древнее образование железа на Земле. Это означает, что окаменелости одного возраста – и они намного старше, чем все, что мы обнаружили раньше, и намного старше самых смелых идей ученых.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Микрофоссилии похожи на подводные организмы вблизи глубоководных гидротермальных источников. – (Маттео Додд)

В сентябре 2017 года японские исследователи опубликовали статью о зернах графита из осадочных пород возрастом 3,95 миллиарда лет из блока Сеглек в северном Лабрадоре, Канада. Юдзи Сано и Цуёси Комия из Токийского университета заявили, что их соотношение изотопов углерода указывает на то, что их графит был создан живыми организмами. Но эти зерна графита не сопровождались какими-либо другими окаменелостями, а история окружающих камней весьма противоречива – вполне возможно, что углерод намного моложе, чем кажется.

Дальше на восток, на юго-западе Гренландии, другая группа также нашла свидетельства древней жизни. В августе 2016 года Аллен Натман из Университета Вуллонгонга в Австралии и его коллеги сообщили об открытии строматолитов, ископаемых останков микробов, возрастом 3,7 миллиарда лет.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Аллен Натман ищет древние микрофоссилии в формации Исуа на юге Гренландии. – (Лора Готье-Путаллаз)

Многие геологи скептически относятся к подобным утверждениям. Например, Натман нашел окаменелости в формации Исуа на юге Гренландии, старейшей известной осадочной породе на Земле. Но это образование трудно объяснить. Подобно тому, как небиологические процессы могут образовывать розетки из углерода Додда, основы химии способны создавать различные слоистые структуры без малейшей помощи жизни. Значит, это могут быть не строматолиты, а безжизненные имитаторы.

Кроме того, и Зеленокаменный пояс Нувувогиттак (), и формация Исуа нагреваются и сжимаются в течение миллиардов лет. Именно во время этого процесса камни плавятся и перекристаллизовываются, теряя свое первоначальное осадочное состояние.

«Я не думаю, что какие-либо из этих исследований ошибочны, но я не думаю, что они являются доказательством», – говорит Вэлли, исследователь из Висконсина. «Все, что мы можем сказать, это то, что [камни Nutman] выглядят как строматолиты, что очень привлекательно.”

Но когда дело доходит до его работы с окаменелостями Кратона Пилбара, Вэлли гораздо менее осторожен.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Строматолиты образуют в осадочных породах небольшие волнистые выступы. Вертикальные линии – это разрезы, сделанные исследователями. – (Аллен Натман)

Признаки жизни

Подобные торнадо микрофоссилии оставались в кратоне Пилбара в течение 3,465 миллиарда лет, прежде чем были отделены от их естественной породы, упакованы в коробку и отправлены в Калифорнию. Палеобиолог Уильям Шопф из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) опубликовал в 1993 году статью о своем открытии странных локонов и идентифицировал в образцах 11 различных таксонов микробов. Затем критики утверждали, что эти формы могли образоваться в результате небиологических процессов. И с тех пор геологи продолжают спорить. В прошлом году Шёпф отправил образец в Valley, где есть вторичный ионный масс-спектрометр, высокочувствительное оборудование для измерения изотопных соотношений.

Команда Вэлли обнаружила, что некоторые образцы имеют такое же соотношение изотопов углерода, что и современные фотосинтезирующие бактерии. Три других типа окаменелостей соответствовали микробам, которые потребляют или производят метан. Кроме того, изотопные отношения были связаны с конкретными видами, идентифицированными самим Шёпфом в 1993 году. Точки измерения изотопных соотношений на образцах соответствовали форме микрофоссилий. Оказывается, это самые старые образцы, похожие на окаменелости с физической и химической точки зрения.

Читайте также:  О Царьграде и о Скифах

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Джон Вэлли в своей лаборатории масс-спектрометра в Университете Висконсина, Мэдисон. – (Джефф Миллер)

Хотя эти образцы не самые старые с точки зрения оценки – если верить в подлинность камней, описанных Доддом, Комией и Нутманом – циклические миниатюры Шёпфа и Вэлли имеют одно важное отличие: они разные. Наличие такого большого количества различных соотношений изотопов углерода указывает на то, что этот камень представляет собой сложное сообщество примитивных организмов. Потребовалось время, чтобы эти формы жизни превратились в такое разнообразие посредством бесконечных итераций. Это означает, что они должны были сформироваться задолго до предела, установленного в 3,465 миллиарда лет назад. Оказывается, наши самые далекие предки далеки от нас.

Водный мир

Окаменелости – не первое свидетельство того, что Земля в первые дни была больше похожа на рай, чем на ад. Сами камни начали приносить доказательства в 2001 году. Затем Вэлли обнаружила цирконы, что указывало на то, что на планете была кора 4,4 миллиарда лет назад.

Цирконы – это кристаллические минералы, состоящие из кремния, кислорода, циркония и многих других элементов. Они образуются в магме и, как самые известные кристаллы углерода, могут существовать вечно – они могут выжить в скалах, в которых они образовались, и выдержать невероятное давление, эрозию и деформацию на протяжении веков. Следовательно, это единственные камни, оставшиеся со времен Гадея (Катарчея), что делает их ценными капсулами времени.

Вэлли взяла несколько проб в Джек-Хиллз, горном хребте в Западной Австралии, и обнаружила изотопы кислорода, которые предполагают, что кристаллы образовались из материала, подвергшегося воздействию жидкой воды. Отсюда и гипотеза о том, что часть земной коры замерзла и несла воду как минимум за 400 миллионов лет до появления первых известных осадочных пород. По словам Вэлли, если там была вода, то, вероятно, были огромные океаны. Такие же результаты получены и при изучении других цирконов.

«Гадей не был похож на ад. Вот что мы узнали, изучая цирконы. Конечно, были вулканы, но, скорее всего, они были окружены океанами. Должна была быть хоть какая-то земля », – говорит он.

Цирконы давали надежду на то, что даже тогда жизнь могла существовать.

В исследовании, опубликованном в 2015 году, Белл и его соавторы представили доказательства наличия графита, заключенного в небольшой кристалл циркония возрастом 4,1 миллиарда лет, найденный на хребте Джек-Хиллз. Смесь изотопов углерода в этом графите предполагает биологическое происхождение, хотя открытие, как всегда, до сих пор вызывает жаркие споры.

«Может ли быть другое объяснение, кроме жизни? Да, – говорит Белл, – но это то, что я считаю наиболее надежным доказательством существования какой-то окаменелости или структуры биологического происхождения.”

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Рентгеновский снимок циркония (возраст 4,1 миллиарда лет) показывает черные пятна углеродных отложений. (Кристалл Ши)

Если эти древние каменные ключи верны, они говорят нам, что жизнь была везде и всегда. Куда бы ученые ни посмотрели, они находят свидетельства существования жизни и ее химические следы, будь то сами окаменелости или остатки следов движения той древней жизни. Жизнь не такая уж требовательная и хрупкая, она выживает в самых суровых условиях.

«Жизнь была способна на удивительные вещи, когда Земля боролась с самыми жестокими столкновениями в своей истории», – говорит Билл Боттке, планетолог из Юго-западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо.

А может и нет. Может быть, с Землей все было в порядке, и столкновения эти случались не так часто, как все думали.

Доказательства ударов

Мы знаем, что Земля, как и все остальное в космосе, в прошлом подвергалась ударам астероидов. Луна, Марс, Венера, Меркурий – все несут на себе следы древних бомбардировок. Вопрос в том, когда это было и сколько длилось.

Основываясь в основном на образцах Аполлона, привезенных домой астронавтами лунохода, ученые пришли к выводу, что в период Гадеуса (Катархея) в Солнечной системе было по крайней мере две отдельные эпохи бомбардировок. Первый был неизбежным следствием образования планет: им потребовалось некоторое время, чтобы захватить все более крупные астероиды, а Юпитер собрал остальные в основном поясе астероидов.

Вторая эпоха наступила позже. Он начался где-то между 500 и 700 миллионами лет после образования Солнечной системы и закончился около 3,8 миллиарда лет назад. Это называется поздняя тяжелая бомбардировка или лунный катаклизм.

И, как всегда бывает в геохимии, свидетельства бомбардировок, которые изменили мир – события самого невообразимого масштаба – должны быть выведены из мелких деталей. Изотопы калия и аргона в образцах, о которых сообщила миссия Аполлона, показали, что части Луны внезапно расплавились через 500 миллионов лет после ее образования. И это послужило доказательством того, что удар чуть не разорвал нашу луну.

Даже цирконы представляют соблазнительное физическое свидетельство последующего адского пейзажа. Некоторые из них содержат «ударные» минералы, то есть образовавшиеся при ударе, что свидетельствует о невероятной температуре и давлении, которые могут быть признаками чего-то ужасного. Многим из них менее 3 миллиардов лет, но Белл обнаружил циркон, который указывал на быстрое и сильное потепление около 3,9 миллиарда лет назад – возможный признак поздней тяжелой бомбардировки. «Все, что мы знаем, это то, что существует группа перекристаллизованных цирконов этого периода. По его словам, учитывая совпадение с поздней тяжелой бомбардировкой, было трудно отказаться от вывода, что они могут быть связаны между собой. «Но чтобы найти его, нам нужно посмотреть на цирконы из других частей планеты.”

Читайте также:  Экзопланета K2-18b признана потенциально обитаемой

По словам Аарона Кавози из Технологического университета Кертина в Австралии, других следов пока нет.

Палеонтологические открытия, которые заставят нас переписать учебники

Кратеры на Луне считаются свидетельством поздней сильной бомбардировки, но обзор геологических образцов лунных пород, полученных в ходе миссии «Аполлон», заставляет сомневаться в том, что падения астероидов в эпоху Гадея были такими жестокими, как мы думали. – (НАСА)

Лунные камни

В 2016 году Патрик Бонке, который сейчас работает в Чикагском университете, по-новому взглянул на оригинальные образцы, привезенные Аполлоном, которые на протяжении десятилетий были первым свидетельством поздней тяжелой бомбардировки. Вместе с Марком Харрисоном из Калифорнийского университета они проанализировали изотопы аргона и пришли к выводу, что камни Аполлона, возможно, были сильно изношены к тому времени, когда они кристаллизовались на своей родной Луне, что означает, что они могут казаться моложе, чем на самом деле находятся.

«Даже если вы решите все аналитические задачи, – говорит Боэнке, – у вас все равно останется проблема, заключающаяся в том, что все образцы Apollo были собраны бок о бок». Не исключено, что астронавты “Аполлона” собирали камни из ливня астероидов, след которых тянулся вдоль обращенной к нам стороны спутника.

Кроме того, космические станции, вращающиеся вокруг Луны, такие как Внутренняя лаборатория восстановления гравитации (GRAIL) (википедия) и лунный орбитальный зонд (LRO) (википедия), обнаружили около 100 ранее неизвестных кратеров, включая явное увеличение количества ударов примерно до 4,3 миллиард лет назад.

«Это интересное пересечение данных и орбитальных образцов и других различных типов данных – лунное стекло, образцы из серии советских миссий на Луну, образцы Аполлона, лунные метеориты – все вместе указывает на то, что не привело к разрушительному увеличению активности. 3.9 миллиард лет назад », – говорит Николь Зеллнер, планетолог из колледжа Альбион, штат Мичиган.

Видео: В режиме виртуальной реальности вам покажут, как возникли Солнце, Земля и другие планеты. – (Сколько журнала)

Боттке, изучающий динамику астероидов и солнечной системы, является одним из нескольких исследователей, предлагающих пересмотренные теории. Теперь он придерживается версии о небольшом росте активности, за которым последовал медленный спад. Есть те, кто думает, что не было поздней бомбардировки и что кратеры на Луне и других каменистых планетах являются наследием первой эры планетарного бильярда, естественного процесса формирования планет.

«У нас есть только биты данных, и мы пытаемся что-то с ними сделать», – говорит он. «Вы пытаетесь построить историю и иногда преследуете призраков.”

Жизнь входит в свои права

Между тем, пока это обсуждается, другие ученые обсуждают более глобальные вопросы, чем динамика ранних солнечных систем.

Если даже некоторые из новых экземпляров действительно являются слепками первобытных форм жизни, то наши предки будут намного старше, чем мы думали. Жизнь могла возникнуть, когда планета только что умерла, достаточно остыла, чтобы образовалась жидкая вода.

«В детстве меня учили, что на развитие жизни требуются миллиарды и миллиарды лет. Но я не мог найти никаких оснований для этих утверждений, – говорит Вэлли. «Думаю, вполне возможно, что жизнь возникла через несколько миллионов лет, когда условия стали подходящими. С точки зрения микроба, миллион лет – это очень большой срок, но с геологической точки зрения это все равно, что моргнуть один раз.”

«Нет никаких оснований полагать, что жизнь не могла возникнуть 4,3 миллиарда лет назад», – добавил он. “Нет причин.”

Если бы массовая стерилизация не произошла случайно 3,9 миллиарда лет назад, или если несколько массивных бомбардировок астероидами ограничились повреждением одного полушария, то наши самые ранние предки могли населять Землю даже в самые ранние дни рождение. Это, в свою очередь, означает, что вероятность появления жизни где-то еще в космосе увеличивается.

Судя по всему, жизнь способна выдержать гораздо более суровые условия, чем мы думали. И, возможно, ему нужно совсем немного времени, чтобы утвердиться. Он мог возникнуть в первые дни и повсюду и заполнить всю Вселенную. В бесконечном количестве форм, от микробов, продуцирующих трубки, до скрывающейся слизи, жизнь может быть слишком маленькой или простой для общения, как мы это делаем на Земле, но это делает ее не менее реальной и не менее живой.

Нина Кузнецова
Главный редактор , youtesla.ru
Более 30 лет я занимаюсь наукой и технологиями. Товарищи советовали мне делиться самым интересным на просторах интернета. Изучение нового и неопознанного это моя жизнь, узнавайте самое интересное со мной.
Оцените статью
YouTesla.ru
Добавить комментарий