Более столетия геологи ломали голову над тем, как формируются самые масштабные и загадочные скопления железной руды на планете. Международная команда ученых во главе со Стефаном Петерсом из Института Лейбница по анализу изменений биоразнообразия (LIB) нашла ответ. Исследователи установили, что гигантские пласты металла хранят в себе частицы кислорода, которые когда-то принадлежали древней газовой оболочке Земли. Это доказывает, что насыщение неба кислородом благодаря работе первых фотосинтезирующих организмов стало главным двигателем процесса образования этих руд.
Работа дает свежее обоснование появлению так называемых месторождений оксида железа и апатита. Эти формации служат базовым сырьем для мировой металлургии и добычи редкоземельных элементов. Таким образом, ученым удалось выстроить прямую линию от зарождения жизни и изменения состава атмосферы до появления тех минеральных богатств, на которых держится современная цивилизация.
По словам доктора Петерса, возглавляющего кафедру минералогии Музея природы LIB, их выводы показывают прямую связь. Залежи оксида железа впитали в себя кислород, полученный некогда из первобытного воздуха. Это означает, что процесс плавления древних солевых пластов внутри магмы при одновременном росте уровня кислорода в небе сыграл решающую роль в рождении этих кладовых.
Свидетельство в изотопах
Чтобы докопаться до истины, специалисты применили метод высокоточного анализа изотопов кислорода. Они изучали зерна магнетита — основного минерала железных руд — из месторождений Швеции и других точек земного шара. Анализ выявил странную метку: определенная доля газа попала в камень не из раскаленной магмы, а из древних осадочных солей.
Эти соляные пласты, именуемые эвапоритами, сформировались миллиарды лет назад. Выпариваясь под солнцем, они буквально законсервировали в своей структуре молекулы тогдашней атмосферы. Когда миллионы лет спустя потоки расплавленного камня подняли эти соли обратно к поверхности, содержащийся в них кислород начал активно окислять растворенное железо. Именно эта химическая реакция привела к выпадению чистого металла в осадок и созданию богатых рудных тел.
Роль зеленых водорослей
Впервые научная работа напрямую связывает появление колоссальных запасов металлов с эволюцией воздушного океана и развитием микробов, умеющих превращать свет в энергию. Питерс отмечает, что перед нами открывается поразительная картина: если бы не деятельность древнейших фотосинтетиков, этих гор железа просто не существовало бы.
Полученные факты говорят о том, что обогащение атмосферы кислородом запустило не только биологическую эволюцию сложных существ, но и глобальные геологические процессы накопления ресурсов. Более того, измерения подтверждают удивительную сохранность данных. Любые перемены в составе небесного свода, случившиеся миллиарды лет назад, надежно зафиксированы в кристаллической решетке камней и доступны для чтения сегодня.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Изображение: разработано Мagnific.
