Древние метеориты показывают, что атмосфера ранней Земли могла иметь в 1000 раз больше двуокиси углерода, чем сейчас

Очень редко Землю бомбардирует большой метеорит. Но каждый день наша планета покрывается космической пылью, микрометеоритами, которые накапливаются на поверхности Земли.

Коллектив Университета Вашингтона посмотрел на очень старые образцы этих маленьких метеоритов, чтобы показать, что зерна могли реагировать с углекислым газом во время их путешествия на Землю. Предыдущая работа предполагала, что метеориты сталкивались с кислородом, что противоречило теориям и свидетельствам того, что ранняя атмосфера Земли была практически лишена кислорода. Новое исследование было опубликовано на этой неделе в открытом доступе в журнале Science Advances.

«Наши выводы о том, что атмосфера, в которой встречались эти микрометеориты, были богаты углекислым газом, согласуются с тем, что атмосфера на ранней Земле считалась атмосферой», — сказал первый автор Оуэн Лемер, аспирант UW в области наук о Земле и космосе.

В возрасте 2,7 миллиарда лет это самые старые из известных микрометеоритов. Они были собраны в известняке в регионе Пилбара в Западной Австралии и упали в эпоху архея, когда солнце было слабее, чем сегодня. В документе, опубликованном в 2016 году командой, которая обнаружила образцы, предполагалось, что они показали наличие кислорода в атмосфере во время падения на Землю.

Такое толкование противоречило бы нынешнему пониманию ранних дней нашей планеты, а именно, что кислород поднялся во время «Великого окислительного события», почти полмиллиарда лет спустя.

Знание условий на ранней Земле важно не только для понимания истории нашей планеты и условий, когда возникла жизнь. Это также может помочь в поиске жизни на других планетах.

«Жизнь сформировалась более 3,8 миллиардов лет назад, и как она возникла — большой открытый вопрос. Одним из наиболее важных аспектов является то, из чего складывалась атмосфера — что было доступно и каков был климат».

Новое исследование дает новый взгляд на интерпретацию взаимодействия этих микрометеоритов с атмосферой 2,7 миллиарда лет назад. Зерна размером с песок мчались к Земле со скоростью до 20 километров в секунду. Для атмосферы такой же толщины, как сегодня, металлические шарики плавятся на высоте около 80 километров, и расплавленный внешний слой железа затем окисляется при воздействии атмосферы. Через несколько секунд микрометеориты снова затвердеют до конца своего падения. В этом случае образцы остаются нетронутыми, особенно если они защищены под слоями осадочной известняковой породы.

Предыдущая статья интерпретировала окисление на поверхности как признак того, что расплавленное железо столкнулось с молекулярным кислородом. Новое исследование использует моделирование, чтобы спросить, мог ли углекислый газ обеспечить кислород для получения того же результата. Компьютерное моделирование показало, что атмосфера, состоящая из от 6 до более 70% углекислого газа, могла дать эффект, наблюдаемый в образцах.

Количество окисления в древних микрометеоритах говорит о том, что ранняя атмосфера была очень богата углекислым газом, — сказал соавтор Дэвид Кэтлинг, профессор UW в области наук о Земле и космосе.

Для сравнения, сегодня концентрации углекислого газа растут и в настоящее время составляют около 415 частей на миллион, или 0,0415% от состава атмосферы.

Высокие уровни углекислого газа, парникового газа, задерживающего тепло, будут противодействовать более слабому выходу солнца в эпоху архея. Знание точной концентрации углекислого газа в атмосфере может помочь определить температуру воздуха и кислотность океанов в течение этого времени.

Авторы пишут, что большее количество древних образцов микрометеоритов может помочь сузить диапазон возможных концентраций углекислого газа. Зерна, которые упали в другое время, также могут помочь проследить историю земной атмосферы во времени.

«Поскольку эти богатые железом микрометеориты могут окисляться, когда на них воздействует углекислый газ или кислород, и, учитывая, что эти крошечные зерна предположительно сохраняются на протяжении всей истории Земли, они могут обеспечить очень интересный пример истории состава атмосферы».

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

1 × 4 =