С тех пор как наша планета сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, ее вращение неуклонно замедляется. Этот процесс, неощутимый в масштабах человеческой жизни, оказал решающее влияние на развитие жизни на Земле. Согласно исследованию 2021 года, именно постепенное увеличение продолжительности суток могло стать ключевым фактором в насыщении атмосферы кислородом.
Цианобактерии, появившиеся около 2,4 миллиарда лет назад, получили эволюционное преимущество благодаря более длинным дням. Эти микроорганизмы, способные к фотосинтезу, производили больше кислорода как побочного продукта метаболизма, когда продолжительность светового дня увеличилась.
Удивительная связь между космическими и биологическими процессами была обнаружена при изучении микробных матов в Среднем островном провале на озере Гурон. Исследователи наблюдали, как пурпурные цианобактерии и белые серные микробы ведут ежедневную борьбу за положение в верхних слоях мата.
"Цианобактерины — не ранние пташки, — объясняет геомикробиолог Юдифь Клатт. — После восхода солнца им требуется несколько часов, чтобы начать активный фотосинтез и производство кислорода".
Это наблюдение позволило ученым предположить, что более короткие дни в древней истории Земли серьезно ограничивали кислородпроизводящую способность микроорганизмов. Моделирование показало: увеличение продолжительности суток с 18 до 24 часов значительно повысило эффективность фотосинтеза.
Исследователи связали физические законы разных масштабов — от молекулярной диффузии до планетарной механики — чтобы показать фундаментальную связь между длиной дня и количеством кислорода, производимого земными микробами.
Это открытие объясняет не только Великое кислородное событие 2,4 миллиарда лет назад, но и последующее Неопротерозойское окисление 550-800 миллионов лет назад. Замедление вращения Земли, вызванное гравитационным влиянием Луны, оказалось тем недостающим звеном, которое объясняет временны́е рамки насыщения атмосферы кислородом.
Таким образом, многовековой танец Земли и ее спутника подарил нам не только постепенное удлинение суток, но и возможность дышать.