Це стало можливим завдяки зміні складу океанічної води та появі перших фотосинтезуючих організмів. Усе почалося в архейську еру — понад 3 мільярди років тому, коли земна атмосфера ще не містила кисню, а життя обмежувалося бактеріями в океанах.

Вода, залізо і бактерії: хімія зеленого світанку

Дощі вимивали залізо з порід на суші, і воно потрапляло в океани. Виверження підводних вулканів також насичували воду цим елементом. Рівень заліза був настільки високим, що він повністю впливав на колір води.

Перші бактерії, здатні до фотосинтезу, не використовували воду, як сучасні рослини, а залізо як джерело електронів. Цей процес називається анаеробним фотосинтезом — він не потребує кисню. Але в результаті все одно виділявся кисень як побічний продукт.

Цей кисень одразу зв’язувався з залізом у воді, утворюючи оксиди заліза (Fe(III)), які мали характерний зелений відтінок. Лише після повного окислення океанів почав накопичуватись вільний кисень в атмосфері — це був так званий Великий кисневий перехід (Great Oxidation Event), який зробив можливим складне життя на Землі.

Сучасний експеримент: генна інженерія та зелена вода

Японські дослідники звернули увагу на сучасний природний аналог — води навколо вулканічного острова Іво-Дзіма, які мають зеленкуватий відтінок через високу концентрацію окисленого заліза. У цих водах чудово почуваються синьо-зелені водорості, або ціанобактерії — саме їхні предки населяли океани 3 млрд років тому.

Ці мікроорганізми мають два типи фотосинтетичних пігментів: стандартний хлорофіл і фікоеритробілін (PEB). Вчені створили генетично модифіковану версію сучасної ціанобактерії з підвищеним вмістом PEB — і вона виявилася значно продуктивнішою в зеленуватих водах. Це підтверджує гіпотезу, що давні бактерії були добре пристосовані до середовища, де зелений колір води був нормою.

Комп’ютерні моделі і планети-“зелені точки”

За допомогою комп’ютерного моделювання дослідники змогли показати, що концентрація окисленого заліза, спричинена першим фотосинтезом, могла надати океанам характерного зеленого кольору. І це може мати важливі наслідки для пошуків життя на інших планетах.

“Планети, які виглядають із космосу як блідо-зелені точки, можуть виявитися тими самими світами, де починається ранній фотосинтез”, — йдеться у статті.

Чи можуть океани змінити колір знову?

Так. І цілком реально — не лише в минулому, а й у майбутньому. Колір океанів залежить від:

• Хімії води — зокрема концентрації заліза, сірки чи інших елементів;
• Типу фотосинтезуючих організмів — хлорофіл чи інші пігменти;
• Клімату — рівень випаровування, кількість опадів;
• Людської активності — наприклад, “червоні припливи” спричинені аграрним стоком.

Можливі сценарії:

• Фіолетові океани — за умов низького вмісту кисню й високої концентрації сірки, де домінують пурпурові сіркові бактерії.
• Червоні океани — при масовому розмноженні червоних водоростей (наприклад, через надлишок добрив), або за рахунок утворення червоного оксидованого заліза в умовах тропічного клімату.
• Коричневі й зелені води — у стратифікованих (розшарованих) океанах або в прибережних зонах із нестабільною біомасою.

У далекому майбутньому, коли Сонце почне розширюватися, на Землі збільшиться УФ-випромінювання, а океани частково випаровуватимуться. Це, вірогідно, сприятиме зникненню блакиті, і замість неї з’являться коричнево-фіолетові відтінки.

Чому це важливо знати

Це дослідження допомагає глибше зрозуміти, як саме хімічні процеси й мікробіологічне життя змінювали вигляд нашої планети. Урок архейської епохи — це не лише сторінка з минулого, а й дороговказ для астробіології: якщо ми хочемо шукати життя в космосі, треба знати, що “зелене море” — це не фантастика, а реальний біосигнал.

Крім того, зміна кольору океанів у наш час — уже не гіпотетичний сценарій. Людська діяльність, кліматичні зміни та хімічне забруднення можуть прискорити трансформацію морських екосистем. Це робить такі дослідження не просто цікавими — а й критично важливими для прогнозу майбутнього Землі.