Земля набула фіолетового відтінку: названо період, коли планета не була синьо-зеленою

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років — за цей час наша планета неодноразово змінювала свій вигляд. З космосу сучасна Земля виглядає як зеленувато-блакитна куля, проте в її історії був період, коли на планеті переважали м'які фіолетові відтінки. Вважається, що це сталося понад 2,4 мільярда років тому, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Гіпотеза фіолетової Землі — ідея, яку вперше було висунуто професором Шиладітією ДасСармою, молекулярним біологом з Мерилендського університету, і доктором Едвардом Швітерманом, астробіологом з Каліфорнійського університету в Ріверсайді.

В основі цієї гіпотези лежить ідея про те, що фотосинтезуюче життя на ранній Землі могло бути зовсім не зеленим, як у більшості сучасних рослин і водоростей, а фіолетовим. Якщо це правда, то в земних океанах могли переважати крихітні фіолетові мікроорганізми, які надавали планеті фіолетового відтінку.

Сьогодні більшість фотосинтезуючих форм життя, від дерев у тропічних лісах Амазонки до морських ціанобактерій, що наповнюють океани, мають зелений відтінок завдяки хлорофілу. Цей пігмент поглинає всі довжини хвиль видимого спектра, за винятком зеленого, і перетворює їх на енергію за допомогою процесу, відомого як фотосинтез.

Однак насправді зелений — доволі несподіваний колір для пігменту, що поглинає сонячне світло. Цей яскравий колір має довжину хвилі близько 500 нанометрів, що є однією з найбагатших енергією частин сонячного спектра. То чому ж більшість рослин ігнорують його? І чому рослини еволюціонували, щоб відображати настільки високоенергетичну область, замість того щоб використовувати її?

Гіпотеза "фіолетової Землі" передбачає, що до появи кисню, коли земна атмосфера була насичена вуглекислим газом і метаном, більшість мікроорганізмів в океані, ймовірно, покладалася на простіший пігмент, відомий як ретиналь.

На відміну від хлорофілу, ретиналь поглинає зелене світло і відбиває фіолетове. Зазначимо, що він досі використовується деякими мікробами, наприклад, галобактеріями — солелюбними археями з пурпуровою мембраною, які процвітають в умовах низького вмісту кисню.

За словами ДасСарма і Швітермана, оскільки ретиналь хімічно простіший за хлорофіл, він міг бути однією з найбільш ранніх бактерій, що збирають світло на планеті. На ранній стадії розвитку Землі рівень кисню був відносно низьким, але це не проблема для організмів, що використовують фотосинтез за участю ретиналю. І якщо стародавні океани кишіли цими багатими на ретиналь мікробами, вся планета могла б ніжно світитися лавандовим відтінком.

З часом еволюція знайшла нові способи використання сонячного світла. У результаті багаті на ретиналь мікроби захопили більшу частину зеленого світла в спектрі, а тому іншим організмам довелося адаптуватися, щоб використовувати те, що було в доступі. Фотосинтез, заснований на хлорофілі, можливо, еволюціонував, щоб використовувати сині та червоні довжини хвиль, які ретиналь не поглинав, зайнявши свою власну нішу в переповненому фотохімічному ландшафті.

Потім настав час зеленого кольору: близько 2,4 мільярда років тому, під час Великої оксигенації, ціанобактерії стали силою, що домінує. Ці зелені мікроби не тільки поглинали різні частини світлового спектра, але також і виділяли кисень як побічний продукт. Це змінило атмосферу нашої планети й проклало шлях до виникнення складного життя. У міру того як життя, засноване на хлорофілі, розвивалося, колірний баланс змінився — в результаті колись фіолетова Земля стала синьо-зеленою, якою ми її знаємо сьогодні.

За словами вчених, фотосинтез, фотосинтез, що ґрунтується на ретиналі, більше не є домінантною силою на нашій планеті, проте існує ймовірність, що він все ще існує десь у Всесвіті.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що життя на планеті на початку свого шляху було різноманітнішим, ніж вважалося.

Раніше Фокус писав про те, якою була планета сотні тисяч років тому.