Кристали солі допомогли з вивченням давньої атмосфери Землі

Близько 1,44 мільярда років тому (час, що відповідає геологічній епосі Мезопротерозою) на місці сучасної Канади існував мілководний субтропічний басейн, із сухим та спекотним (аридним) кліматом. Вода в цьому басейні активно випаровувалась, залишаючи після себе величезну кількість кристалів галіту (звичайної кам'яної солі). При випаровуванні води у кристалах залишалися мікроскопічні бульбашки повітря (флюїдні включення) - свого роду природні «капсули часу». Ці кристали потім були поховані під товщею осадових порід і залишалися ізольованими від решти світу протягом 1,4 млрд. років. І тільки зараз представилася можливість вивчити ці кристали з бульбашками повітря, які були запечатаними настільки тривалий час.

Команда вчених з Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) під керівництвом магістранта Джастіна Парку та професора Моргана Шаллера проаналізувала склад газів та рідин, що збереглися у цих мікроскопічних включеннях. Зразки були отримані поблизу озера Верхнє, в провінції Онтаріо. Робота опублікована в «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS), 22 грудня 2025 року.

Основні труднощі під час дослідження полягали в тому, що невеликі бульбашки містили не тільки стародавнє повітря, але й розчинений у воді газ. А хімія газів у повітрі та у воді різниться. Вченим довелося коригувати ці ефекти за допомогою спеціального сучасного обладнання та методів, розроблених у лабораторії.

Серед найважливіших результатів дослідження виділяються такі. Виявилося, що атмосфера в далеку епоху містила лише близько 3,7 % кисню від сучасної його концентрації. Але це набагато більше, ніж вважалося раніше, і цілком достатньо для підтримки багатоклітинного життя, хоча складних живих організмів тоді ще не існувало. Вони з'явилися на планеті лише приблизно через 800 мільйонів років. Що стосується вуглекислого газу, то його концентрація на той період часу становила приблизно у 10 разів вище, ніж сьогодні (тобто близько 4200 ppm). Такий високий рівень CO₂ допомагав Землі підтримувати теплий клімат навіть за слабкішого молодого Сонця. Ймовірно, крижаних шапок на полюсах також не існувало.

Отримані результати виявилися для нас певною мірою унікальними, оскільки вперше вдалося «зазирнути» настільки далеко в минуле нашої планети та отримати прямі вимірювання складу давньої атмосфери. Нові дані частково змінюють існуюче уявлення про клімат тієї епохи та рівень кисню, показуючи, що атмосфера могла бути сприятливішою для формування та розвитку складного життя, ніж вважалося раніше. У той же час виникає інше питання - чому складне багатоклітинне життя з'явилося набагато пізніше, якщо атмосферні умови були вже підходящими? Вчені припускають, що зразок міг відображати локальну або короткочасну подію в рамках тривалого періоду низької еволюційної активності, який називають «нудним мільярдом» (від англ. Boring Billion).