З моменту свого формування приблизно 4,5 мільярда років тому, обертання Землі поступово сповільнюється, що призводить до збільшення тривалості дня.

Хоча на людському часовому масштабі це уповільнення майже непомітне, протягом еонів воно спричинило значні зміни. Однією з найважливіших змін, як виявили вчені, є поява кисню в атмосфері нашої планети — ключова умова для виникнення життя.

Чому дні стали довшими — і до чого тут кисень?

Згідно з дослідженням 2021 року, саме подовження днів могло сприяти масовому фотосинтезу ціанобактерій — мікроорганізмів, які почали виробляти кисень близько 2,4 мільярда років тому.

«Питання про те, як і коли з’явився кисень в атмосфері Землі — одне з ключових у геонауках», — пояснює мікробіолог Грегорі Дік з Університету Мічигану. «Наше дослідження свідчить, що тривалість дня могла відігравати важливу роль у цьому процесі».

Як Місяць впливає на обертання Землі

Причина сповільнення обертання Землі — гравітаційний вплив Місяця, який поступово віддаляється від нашої планети. Це спричиняє гальмування обертання.

Викопні рештки свідчать: 1,4 мільярда років тому день тривав лише 18 годин, а ще 70 мільйонів років тому був на пів години коротший, ніж сьогодні. Сучасні дані показують, що тривалість дня збільшується на 1,8 мілісекунди за століття.

Велика киснева подія: що сталося?

Так званий Великий кисневий сплеск (Great Oxidation Event) — період, коли ціанобактерії виробили достатньо кисню, щоб кардинально змінити атмосферу планети. Без цього стрибка життя у сучасному розумінні не змогло б виникнути.

Втім, питання про те, чому ця подія відбулася саме тоді, залишалося відкритим.

Дослідження в озері Гурон: підводні мікроби розкривають правду

Команда вчених досліджувала мікробні мати в затопленій ділянці озера Гурон (США), які імітують умови ранньої Землі. Вдень фотосинтезуючі ціанобактерії виробляють кисень, а вночі сіркові мікроорганізми виходять на поверхню й займають їхнє місце.

Цікаво, що ціанобактерії починають фотосинтез не одразу з настанням дня — їм потрібен час для «пробудження». Отже, чим довшим був день, тим більше часу вони мали для вироблення кисню.

Модель, яка об’єднує мікросвіт і космічні закони

Використовуючи лабораторні досліди, польові вимірювання й комп’ютерне моделювання, дослідники з’ясували: довші дні сприяли більшому виробленню кисню мікробами. І цей зв’язок простежується не лише під час Великої кисневої події, але й під час Неопротерозойської кисневої події — ще одного етапу насичення атмосфери киснем приблизно 550–800 мільйонів років тому.

«Це відкриття об’єднує фізику від молекулярного рівня до планетарного», — підсумував учений Арджун Ченну з Інституту тропічних морських досліджень у Німеччині. «Це танець молекул і танець планети з її супутником».

Дослідження опубліковане в журналі Nature Geoscience.