Кристаллы соли помогли изучить состав древней атмосферы Земли

Около 1,44 миллиарда лет назад (время, соответствует геологической эпохе Мезопротерозоя) на месте современной Канады существовал мелководный субтропический бассейн, с сухим и жарким (аридным) климатом. Вода в этом бассейне интенсивно испарялась, оставляя после себя огромное количество кристаллов галита (обычной каменной соли). При испарении воды в кристаллы запирались микроскопические пузырьки воздуха (флюидные включения) — своего рода естественные «капсулы времени». Эти кристаллы затем были погребены под толщей осадочных пород и оставались изолированными от остального мира в течение 1,4 млрд лет. И только сейчас представилась возможность изучить эти кристаллы с пузырьками воздуха, которые оставались запечатанными столь длительное время.

Команда учёных из Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) под руководством магистранта Джастина Парка и профессора Моргана Шаллера проанализировала состав газов и жидкостей, сохранившихся в этих микроскопических включениях. Образцы были получены недалеко от озера Верхнее, в провинции Онтарио. Работа опубликована в «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS), 22 декабря 2025 года.

Основные трудности во время исследования заключались в том, что небольшие пузырьки содержали как воздух, так и растворённый в воде газ. А поведение газов в воздухе и в воде различается. Учёным пришлось корректировать эти эффекты с помощью специального современного оборудования и методов, разработанных в лаборатории.

Среди наиболее важных результатов исследования можно выделить следующие. Оказалось, что атмосфера в ту далёкую эпоху содержала только около 3,7 % кислорода от современной его концентрации. Но это гораздо больше, чем считалось ранее, и вполне достаточно для поддержания многоклеточной жизни, хотя сложных живых организмов тогда ещё не существовало. Они появились на планете только спустя примерно 800 миллионов лет. Что касается углекислого газа, то его концентрация на тот период времени составляла примерно в 10 раз выше, чем сегодня (то есть, около 4200 ppm). Такой высокий уровень CO₂ помогал Земле поддерживать тёплый климат даже при более слабом молодом Солнце. Вероятно, что даже ледяных шапок на полюсах не существовало.

Полученные результаты оказались для нас в некотором роде уникальными, поскольку впервые удалось «заглянуть» настолько далеко в прошлое нашей планеты и получить не косвенные данные, а прямые измерения состава древней атмосферы. Новые данные частично меняют существующее представление о климате той эпохи и уровне кислорода, показывая, что атмосфера могла быть более благоприятной для формирования и развития сложной жизни, чем считалось ранее. В то же время, возникает другой вопрос - почему сложная многоклеточная жизнь появилась гораздо позже, если атмосферные условия были уже подходящими? Учёные предполагают, что образец мог отражать локальное или кратковременное событие в рамках длительного периода низкой эволюционной активности, который называют «скучным миллиардом» (от англ. «Boring Billion»).