Země jako modrá planeta bude brzy minulostí. Oceány úplně změní barvu, zjistili vědci

Klíč k tomuto zjištění tkví ve starobylých usazeninách známých jako páskované železné formace, které vznikaly během archaika a paleoproterozoika, tedy zhruba mezi 3,8 a 1,8 miliardami let. V té době ještě život existoval jen ve formě jednobuněčných organismů v oceánech, zatímco pevniny byly pusté a tvořené hlavně horninami a sedimenty.

Déšť tehdy splavoval železo z pevniny do oceánů, kde ho dále doplňovaly podmořské sopky. Toto železo mělo později hrát zásadní roli v evoluci života a proměně barvy oceánů. Zemská atmosféra i moře tehdy postrádaly kyslík, ale v oceánech se začaly vyvíjet první organismy schopné fotosyntézy – bez přítomnosti kyslíku.

Tato anaerobní fotosyntéza produkovala jako vedlejší produkt právě kyslík, který se váže na železo v mořské vodě. Dokud bylo v oceánech železo, kyslík se neuvolňoval do atmosféry. Teprve když se železo nasytilo, začal se kyslík hromadit ve vzduchu – a odstartoval tzv. „Velkou oxidační událost“, díky níž se mohl rozvinout složitější život.

Páskované železné formace zaznamenávají tuto zásadní změnu ve formě střídajících se vrstev železa ukládaného bez přístupu kyslíku a jeho oxidované, červené varianty. Právě tyto vrstvy dosvědčují, jak probíhal přerod z bezkyslíkové na okysličenou planetu.

Japonská studie však přináší nové poznatky – poukazuje na současné zelené zbarvení vody okolo japonského sopečného ostrova Iwo Jima, kde se ve vodě vyskytuje oxidované železo typu Fe(III). Právě v těchto vodách se daří sinicím, tzv. modrozeleným řasám, které jsou ve skutečnosti bakteriemi. Tyto organismy se začaly vyvíjet v době, kdy byly oceány plné železa a málo kyslíku.

Zajímavé je, že sinice disponují dvěma typy pigmentů – běžným chlorofylem a zvláštním barvivem zvaným fykoerythrobilin (PEB). Nový výzkum ukazuje, že geneticky upravené sinice s tímto pigmentem rostou v zelené vodě rychleji, protože PEB je účinnější při fotosyntéze za zeleného světla.

Simulace provedené výzkumníky naznačují, že kyslík vznikající při rané fotosyntéze vedl k oxidaci rozpuštěného železa natolik, že zbarvil povrchové vrstvy oceánů do zelena. Až když bylo železo vyčerpáno, mohl kyslík existovat volně i v atmosféře.

To znamená, že planeta s nazelenalými oceány pozorovaná z vesmíru by mohla být dobrým kandidátem pro existenci raných forem fotosyntetického života. Archaikum trvalo 1,5 miliardy let – tedy většinu historie Země. Vývoj komplexního života se odehrál až mnohem později, ve zlomku tohoto času.

Z toho vyplývá, že barva oceánů se pravděpodobně v čase měnila – někdy modré, jindy zelené, možná i v jiných odstínech. Tato barevná variabilita mohla být důvodem, proč sinice vyvinuly více typů fotosyntetických pigmentů – jako adaptaci na různě zbarvené prostředí.

Mohly by být oceány znovu zelené – nebo mít úplně jinou barvu? Studie naznačuje, že ano. Například fialové oceány by mohly vzniknout při vysoké koncentraci síry a nízkém obsahu kyslíku – tedy za podmínek intenzivní sopečné činnosti. Tyto podmínky by přály růstu fialových sirných bakterií.

Oceány by mohly být i červené – například v tropech, kde se díky vysokým teplotám a zvětrávání hornin vytváří červené oxidy železa, které řeky unášejí do moří. Také nadměrné používání hnojiv může podporovat růst rudých řas, což dnes vidíme v podobě tzv. „červených přílivů“ blízko kanalizací.

Jak Slunce stárne, bude stále jasnější, což způsobí silnější odpařování oceánů a větší vystavení UV záření. Takové podmínky by mohly opět favorizovat bakterie žijící v hlubších vrstvách vody, a proměnit barvu moří v hnědou, fialovou nebo zelenou. Nakonec oceány zcela zmizí – vypaří se, až Slunce pohltí Zemi.

Dlouhodobě nic na Zemi netrvá věčně. Ani barva oceánů. A jak ukazuje výzkum, jejich proměna je nejen možná, ale i nevyhnutelná.