Причиной всплеска жизни и роста уровня кислорода в конце архея назвали вулканизм
Проанализировав содержание и изотопные соотношения ртути в сланцах из древней платформы Пилбара в Западной Австралии, геохимики пришли к выводу о существовании связи между вулканизмом и ранними всплесками концентрации кислорода в океанах Земли в архейском эоне. Выветривание базальтов, образовавшихся до интервала оксигенации, отмеченного около 2,45 миллиарда лет назад, привело к поступлению в океан значительного количества фосфора и других питательных веществ. Их приток способствовал росту биологической продуктивности, результатом чего стало повышение уровня кислорода. Об исследовании сообщает статья в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Первичная атмосфера сформировалась в ходе дегазации недр молодой Земли при вулканических извержениях и носила восстановительный характер. В ее состав входили водяные пары, углекислота, метан, аммиак, сероводород, так называемые «кислые дымы» (соединения HF, HCl и другие, образующие при растворении в воде галогеновые кислоты). Кислород стал поступать сначала в океан, а затем и в земную атмосферу в результате деятельности ранних организмов — оксигенных фотосинтетиков, первыми из которых считаются цианобактерии.
Исследования осадочных пород, содержащих следы древней жизни в форме сдвига соотношения изотопов углерода 13C и 12C, которые по-разному фиксируются фотосинтетиками, и в виде строматолитов (ископаемых остатков цианобактериальных сообществ), показывают, что организмы, продуцирующие кислород, появились на Земле, по-видимому, очень рано. Первые достоверные признаки их существования обнаружены в формации Дрессер в пределах кратона Пилбара (Западная Австралия). Их возраст оценивается в 3,48 миллиарда лет. Известны и более древние находки в формациях Исуа (Гренландия) возрастом приблизительно 3,7 миллиарда лет, Нуввуагиттук в Квебеке (Канада), датируемые временем между 4,3 и 3,7 миллиарда лет, а также на севере Лабрадора (Канада) возрастом около 3,95 миллиарда лет, но их интерпретация пока носит предположительный характер.
Серьезного влияния на состояние земной атмосферы самые первые кислородные фотосинтетики не оказывали. Устойчиво-окислительной атмосфера стала, по-видимому, в начале протерозоя, в течение промежутка времени от 2,45 до 2 миллиардов лет назад, когда концентрация кислорода установилась на уровне точки Пастера (около одного процента от современного содержания). При такой концентрации факультативные анаэробы — организмы, способные жить как в бескислородной, так и в кислородной среде — переходят от ферментации (брожения) к энергетически более выгодному дыханию. Этот этап в эволюции атмосферы получил название «Великого кислородного события». Однако в настоящее время ученым ясно, что в действительности это был длительный процесс, в ходе которого содержание кислорода отличалось непостоянством, и его сдвиг к точке Пастера далеко не сразу приобрел глобальный характер.