В течение веков Земля была известна как «голубая планета» — образ, во многом сформированный огромными океанами, покрывающими три четверти её поверхности. Но что если когда-то всё было иначе, и наши океаны были зелёными? Именно такой неожиданный вывод делают авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Geology & Evolution.

По данным учёных, необычный цвет океанов в прошлом был связан с особой химией воды того времени и эволюцией фотосинтеза. Более того, исследователи не исключают, что цвет морей может измениться и в будущем.

Чтобы понять, почему океаны когда-то были зелёными, специалисты из Университета Нагоя проанализировали процессы растворения железа из континентальных пород. Примерно от 3,8 до 1,8 миллиарда лет назад, в архейскую эру, когда вся жизнь была одноклеточной и существовала исключительно в морях, дожди вымывали железо из пород, а реки приносили его в океан. Дополнительное железо поступало с подводных вулканических источников.

Такая железосодержащая среда стала катализатором Великого окислительного события — перехода от бедной кислородом атмосферы к насыщенной, примерно 2,4 миллиарда лет назад. В этот период цианобактерии начали производить кислород с помощью фотосинтеза. Но, в отличие от современных растений, они использовали не только хлорофилл: у них был и второй пигмент — фикоэритробилин (PEB), который особенно хорошо поглощает зелёный свет. Пока цианобактерии активно размножались, они выделяли кислород в воду и атмосферу, что дало толчок эволюции сложной жизни. Учёным было важно понять, почему эти микроорганизмы использовали второй пигмент наряду с хлорофиллом.

Команда под руководством Таро Мацуо провела компьютерное моделирование и выяснила, что в архейскую эру зелёный свет доминировал под водой из-за осаждения железа. Со временем вырабатываемый цианобактериями кислород вступал в реакцию с железом, превращая растворимое железо в нерастворимую форму, которая выпадала в осадок в виде ржавчины. Такой осадок поглощал синий свет, красный спектр поглощала сама вода, и в результате подводный мир окрашивался в зелёные тона.

«Генетический анализ показал, что у цианобактерий был специализированный белок — фикоэритрин, который эффективно поглощал зелёный свет, — рассказывает Мацуо. — Мы считаем, что эта особенность помогла им доминировать в богатых железом, зелёных океанах».

Современные наблюдения у острова Иво-Дзима в Японии подтверждают это: вода там тоже имеет зелёный оттенок из-за окисленного железа, что поддерживает выводы исследовательской группы.

Моделирование показало: при разных условиях океаны могут приобретать самые необычные цвета. Например, если в воде будет много серы (при мощной вулканической активности и низком содержании кислорода в атмосфере), моря могут стать фиолетовыми. В других ситуациях, например, при сильной жаре и образовании красных железистых оксидов, окраску океану может придать красный цвет, когда реки приносят в воду продукты выветривания пород.