Океаните могат да заблестят в червено при екстремни тропически климатични условия

От векове Земята е известна като „синята планета“ — образ, оформен най-вече от обширните океани, които покриват три четвърти от повърхността ѝ. Но това не е било винаги така. Преди милиарди години океаните са били зелени, а след време отново ще сменят цвета си. Това е изненадващото твърдение в ново изследване, публикувано в Nature Ecology & Evolution.

Според проучването зелената окраска е била резултат от уникалната химия на водата по онова време и еволюцията на фотосинтезата. Още по-интересно е, че учените предполагат възможността за бъдещи промени в цвета на океаните.

За да разберат как океаните някога са били зелени, изследователи от университета в Нагоя сочат към високото разтваряне на желязо от континенталните скали. Приблизително между 3.8 и 1.8 милиарда години назад, през архейската ера, когато животът е бил ограничен до едноклетъчни организми в океаните, валежите ерозирали скалите и разтваряли желязото в тях. Реките пренасяли това разтворено желязо в моретата, където се добавяло и допълнително желязо, изхвърляно от вулканични отвори на дъното на океана.

Тези богати на желязо условия предизвикали т.нар. Голямо кислородно събитие — период, в който светът преминал от среда с малко кислород към такава с повече кислород, около 2.4 милиарда години назад.

През този период цианобактериите започнали да произвеждат кислород чрез кислородна фотосинтеза — процес, при който се отделя кислород като страничен продукт. Но за разлика от съвременните растения, ранните цианобактерии не разчитали само на хлорофила. Те също така притежавали втори пигмент, наречен фикоеритробилин (PEB), който много ефективно абсорбира зелена светлина. Докато цианобактериите процъфтявали, те освобождавали кислород в океаните и атмосферата, което стимулирало еволюцията на по-сложни форми на живот. Изследователите обаче искали да разберат защо цианобактериите използвали и PEB заедно с хлорофила.

Екипът, воден от Таро Мацуо, използвал напреднали симулации и установил, че по време на архейската ера зелената светлина е доминирала във водата, главно заради процес, наречен утаяване на желязо.

Учените установили, че увеличеното производство на кислород в крайна сметка реагирало с желязото, превръщайки го от разтворима (ферозна) форма в неразтворима (ферична) форма. Понеже феричното желязо е неразтворимо, то се утаява като частици, наподобяващи ръжда. Тези железни частици абсорбирали синята светлина, докато червената била поглъщана от водата — оставяйки зелената светлина да доминира под водата.

„Генетичният анализ разкри, че цианобактериите са имали специализиран фикобилинов протеин, наречен фикоеритрин, който ефективно абсорбира зелена светлина," казва Мацуо. „Смятаме, че тази адаптация им е позволила да процъфтяват в богати на желязо, зелени океани."

Съвременни наблюдения около японския вулканичен остров Иво Джима показват естествен зелен оттенък, свързан с окислено желязо, което също подкрепя симулациите на екипа.

Освен това, теоретичните модели на учените предполагат, че океаните на Земята могат да придобият съвсем различни цветове при промяна на околната среда. Например, ако нивата на сяра се увеличат, океаните могат да изглеждат лилави поради интензивна вулканична активност и ниско съдържание на кислород в атмосферата.
Също така, океаните могат да заблестят в червено при екстремни тропически климатични условия, когато червени железни оксиди се образуват от разпадане на скали и се изливат в моретата чрез реките.

Проучването е публикувано в Nature Ecology & Evolution.