1165
У давніх породах на сході Індії геологи знайшли переконливі сліди мікробного життя, яке існувало 3,5 мільярда років тому, і вперше змогли напряму визначити їхній вік. Команда під керівництвом геологині Трісроти Чаудхурі (Trisrota Chaudhuri) з Геологічної служби Індії поєднала добре збережений вуглецевий матеріал і датовані кристали циркону в одній і тій самій породі, повідомляє ScienceAlert.
Раніше найдавніші можливі сліди життя оцінювали за віком навколишніх шарів порід — приблизно 3,7–3,8 мільярда років. Тепер же вчені отримали радіометричне «вбудоване» датування безпосередньо в тому ж шарі, де збереглися залишки мікробної спільноти.
Давній кремінь і тонкі шари вуглецю
Об’єктом дослідження став вуглецевмісний кремінь (карбонатний черт) з району Бгітардарі в межах кратону Сінгхбхум — одного з найстаріших фрагментів континентальної кори Землі. Усередині смугастого кременю команда виявила тонкий вуглецевий прошарок, затиснутий між шарами, багатими на кремнезем.
Спершу Чаудхурі цікавило, яким шляхом вуглець взагалі потрапив у ці породи. Та швидко стало зрозуміло, що він може бути пов’язаний із давнім життям. Вуглець такого віку може мати як небіологічне походження (наприклад, вулканічне), так і бути рештками органіки. Щоб відрізнити одне від іншого, дослідники мали довести три речі: що вуглець є первинним для цієї породи, що він сумісний з біологічним походженням і що його структура відповідає мікробному мату.
Як перевірили, що це сліди життя
Спочатку команда застосувала раманівську спектроскопію — метод, коли лазером «підсвічують» вуглець, аналізуючи його структуру та історію нагрівання. Виявилося, що максимальна температура, якої зазнав цей вуглець, становила приблизно 324–369 °C. Це багато, але все ще в діапазоні, де біологічні сигнатури можуть зберігатися.
Для порівняння, вуглець у пізніших кварцових жилах у тій самій породі був нагрітий до значно вищих температур. Тож відносно «прохолодний» тонкошаруватий вуглець, за висновком дослідників, є частиною первинної породи, а не продуктом пізнішого гарячого флюїдного проникнення.
Далі вчені проаналізували ізотопний склад вуглецю. Мікроорганізми зазвичай віддають перевагу легшому ізотопу ¹²C під час метаболізму, через що їхня органічна речовина збіднена на важчий ¹³C. Зразки з Бгітардарі виявилися саме такими — сильно збідненими на ¹³C, з ізотопною «підпискою», характерною для давнього біологічного вуглецю.
Третій аргумент — структура самої породи. Вуглець залягав у надзвичайно тонких, повторюваних шарах, що чергувалися з кремнеземистим матеріалом, утворюючи ламіновану будову. Така текстура добре узгоджується з залишками мікробного мату — тонких біоплівок, у яких жили колонії одноклітинних організмів.
Кожен із цих показників окремо ще не був би достатнім доказом біологічного походження. Але разом вони створюють сильний, узгоджений набір свідчень, що йдеться саме про давню мікробну спільноту.
Циркон як вбудований годинник
Ключовим кроком стало точне датування цієї спільноти. Усередині ламінованих вуглецевих шарів дослідники знайшли крихітні кристали циркону — мінералу, який ідеально підходить для радіометричного датування.
Під час утворення циркон охоче вбирає уран, але майже не містить свинцю. З часом уран радіоактивно розпадається на свинець із добре відомими швидкостями. Вимірявши співвідношення урану до свинцю в кристалі, можна дуже точно визначити момент його формування.
У вуглецевмісному кремені проаналізували вісім цирконових зерен. Чотири з них виявилися «порушеними» геологічною історією, але решта чотири дали узгоджені віки, щільно згруповані навколо 3,5 мільярда років. Детальний аналіз показав, що це не уламкові, старіші кристали, принесені ерозією, а свіжий вулканічний матеріал, який осідав одночасно з формуванням самого кременю.
На це вказує їхня форма: уламкові циркони зазвичай заокруглені через стирання, тоді як кристали з Бгітардарі — дуже дрібні, видовжені, голкоподібні. Дослідники інтерпретують їх як циркони, що кристалізувалися з вулканічного матеріалу й були «захоплені» в породі під час її утворення.
Таким чином, вік цирконів напряму фіксує вік усього вуглецевмісного шару: приблизно 3,497 мільярда років із похибкою близько 5 мільйонів років.
Не найстаріше життя, але найточніше прив’язане до віку
Це відкриття не робить породи з Бгітардарі найдавнішим відомим свідченням життя: є повідомлення про можливі сліди, старші на сотні мільйонів років. Однак саме тут зв’язок між біологічними ознаками та їхнім віком є надзвичайно надійним, адже «годинник» у вигляді циркону вмонтований у той самий шар, де зберігся вуглець.
За словами Чаудхурі, це допомагає точніше з’ясувати, коли життя вже існувало на ранній Землі, і краще уявити, як швидко воно виникло та які умови могли його підтримувати.
3,5 мільярда років тому Земля була зовсім не схожа на сучасну: майже без кисню, з активним вулканізмом і гідротермальними процесами, океани були багаті на залізо та кремнезем. Нові дані свідчать, що примітивні мікроорганізми не просто виживали в такому хімічно екстремальному світі, а вже формували цілі екосистеми, пристосовані до динамічних вулканічних середовищ.
Результати дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Скам’янілі мікроби віком 3,5 млрд років точно датували вперше з’явилася спочатку на Цікавості.
