Геологи дослідили рештки давнього мікробного мату на сході Індії та визначили його вік за вулканічним попелом, який 3,5 мільярда років тому вкрив колонії бактерій. Наразі це найдавніші виявлені сліди органічного життя на Землі, вік яких вдалося визначити безпосередньо, а не за сусідніми шарами порід.
Під час пошуку слідів ранньої біосфери Землі вчені стикаються із серйозною проблемою датування. За мільярди років давні породи стискаються, нагріваються, плавляться та кристалізуються заново. Органічна речовина при цьому перетворюється на кероген — складну полімерну масу із залишків органічних сполук. Тому вік давніх решток життя або органічного матеріалу часто визначають опосередковано, за породами, що розташовані вище або нижче. Крім того, необхідно довести, що знайдена органіка має саме біологічне походження, а не утворилася внаслідок геотермальних процесів.
Автори дослідження, опублікованого в журналі PNAS, вивчили зразки порід з Індійського кратона Сингхбхум. Дослідники проаналізували чорно-білий смугастий кремінь Бхитардари — тверду осадову кременисту породу, що сформувалася на дні давнього моря. Її характерний вигляд зумовлений чергуванням світлих шарів кварцу та темних шарів, багатих на вуглець і кероген. У породі збереглися сліди давнього мікробного мату — багатошарової колонії бактерій.
Усередині кременю геологи виявили мікроскопічні кристали циркону розміром 40–60 мікрометрів. За співвідношенням торію та урану вони підтвердили магматичне походження мінералів. Науковці дійшли висновку, що циркон потрапив у породу з вулканічного попелу, який осідав на колонії мікроорганізмів. Це дало змогу безпосередньо датувати кероген.
Для визначення віку кристалів дослідники виміряли співвідношення ізотопів урану та свинцю. Вік їхньої кристалізації становив 3497 ± 5 мільйона років.
Але як органічна речовина змогла зберегтися протягом майже 3,5 мільярда років? Відповідь дала раманівська спектроскопія, за допомогою якої вчені визначили максимальні температури, яких зазнавали різні ділянки породи.
Виявилося, що в породі збереглися два типи вуглецю. У мікротріщинах, якими проходили гідротермальні флюїди, температура сягала 639 °C, через що органічна речовина перетворилася на графіт. Водночас основна маса керогену не нагрівалася вище 369 °C і змогла зберегти свою початкову структуру.
УЗД органів малого тазу: точна діагностика та турбота про жіноче здоров’я
Щоб встановити походження вуглецю, дослідники за допомогою мас-спектрометра виміряли співвідношення легкого та важкого ізотопів вуглецю. Для керогену отримали значення −30,9‰. Таке збагачення легким ізотопом відповідає ізотопним характеристикам біологічних процесів, за допомогою яких бактерії фіксують вуглекислий газ.
Науковці також намагалися дослідити ізотопи азоту, щоб отримати додаткові свідчення про метаболізм давніх організмів. Однак його концентрація в породі виявилася надто низькою. Тому автори не використовували ці дані у висновках, щоб не робити необґрунтованих припущень.
Таким чином, структурний та ізотопний аналіз керогену свідчить, що приблизно 3,5 мільярда років тому на Землі вже існували мікроорганізми, які жили поблизу активних вулканічних систем. А точне датування за цирконами дозволило безпосередньо пов’язати органічні сліди з цим надзвичайно давнім періодом історії планети.
Иммунитет на передовой: как организм ежедневно отражает невидимые атаки
