Spetji starodavnega vesoljskega prahu, ki so se na Zemljo odplavili pred 2, 7 milijarde let, znanstvenikom prinašajo prvi pogled na kemično podobo zgornjega ozračja našega mladega planeta.
Sorodne vsebine
- Zvezdniki pomagajo izslediti sveže padli meteorit v Zahodni Avstraliji
- Ta mesec imejte oči za nebo za meteorje Delta Aquarid
- Ta startup želi odpreti olimpijske igre 2020 z umetnim meteornim prho
Raziskave kažejo, da je starodavna zgornja atmosfera Zemlje vsebovala približno enako količino kisika kot danes, približno 20 odstotkov. To se spopada s tem, kar so domnevali znanstveniki: Ker je bilo v spodnji atmosferi zgodnje Zemlje malo kisika, so raziskovalci menili, da je zgornja atmosfera podobno brez plina.
Znanstveniki pravijo, da ugotovitve, podrobno opisane v tedenski številki revije Nature, odpirajo novo pot za raziskovanje atmosferskega evolucije v globokem času in omogočajo nov vpogled v to, kako se je Zemljino ozračje razvilo v trenutno stanje.
"Razvijajoče se ozračje je spremenilo kemijo številnih geoloških procesov, od katerih so nekateri odgovorni za oblikovanje velikanskih mineralnih surovin, " pravi vodja študije Andrew Tomkins z univerze Monash v Melbournu v Avstraliji. Tako da nam ta raziskava "pomaga razmišljati o biosferi interakcije med hidrosfero in geosfero in kako so se skozi čas spreminjale, "pojasnjuje.
Vesoljski prah ali "mikrometeoriti", uporabljeni za raziskavo, so bili odkriti iz starih vzorcev apnenca iz regije Pilbara v Zahodni Avstraliji. Kozmične krogle so se stopile po vstopu v Zemljino atmosfero na višinah približno 50 do 60 milj.
"Ljudje so v skalah prej našli mikrometeorite, vendar se nihče ni domislil, da bi jih uporabil za raziskovanje atmosferske kemije, " pravi Tomkins.
Ko so se drobni predmeti v starodavni atmosferi stali in preoblikovali, so reagirali s kisikom v svoji okolici in se preoblikovali. Raziskovalci so lahko pogledali v te starodavne mikrometeorite, da bi videli, kakšne kemične spremembe so doživele med potovanjem po ozračju.
Regija Pilbara v zahodni Avstraliji, kjer so znanstveniki našli mikrometeorite (SimonKr doo / iStock) Tomkins in njegovi sodelavci so s pomočjo mikroskopa ugotovili, da so bili mikrometeoriti nekoč delci kovinskega železa, ki so se po izpostavitvi kisiku spremenili v minerale železovega oksida.
Znanstveniki trdijo, da so morale biti ravni kisika v Zemljini zgornji atmosferi med arhejskim Eonom (pred 3, 9 do 2, 5 milijarde let) precej višje, kot so mislili prej.
Izračuni, ki jih je opravil soavtor študije Matthew Genge, strokovnjak za kozmični prah na Imperial College London, kažejo, da bi morala biti koncentracija kisika v zgornji atmosferi približno 20 odstotkov - ali blizu ravni sodobnega dne - da bi pojasnila opažanja.
"Mislim, da je res navdušujoče, da bodo morda preizkušali [zgornjo] atmosfersko sestavo s pomočjo teh mikrometeoritov, " pravi Jim Kasting, geosist na univerzi Pennsylvania State, ki ni bil vključen v raziskavo.
Tomkins in njegova ekipa menita, da bi njihovi novi rezultati lahko podprli idejo, ki jo je predlagal Kasting in drugi, da je Zemljino ozračje med Arhejem zloženo, spodnja in zgornja atmosfera pa sta ločena z nejasnim srednjim slojem. Ta plast bi bila sestavljena iz metana toplogrednih plinov - ki jih v velikih količinah proizvajajo organizmi, ki proizvajajo zgodnji metan, imenovani "metanogenovi".
Metan bi absorbiral ultravijolično svetlobo in sproščal toploto, da bi ustvaril toplo cono, ki bi blokirala vertikalno mešanje različnih atmosferskih plasti.
Po tem scenariju bi meglena plast zavirala vertikalno mešanje do "velikega oksidacijskega dogodka" pred 2, 4 milijarde let, ko je s fotosintezo cianobakterij nastalo kisika v dovolj velikih količinah, da bi lahko razpršilo metan.
"Kisik in metan ne gresta dobro skupaj, zato bi ta porast kisika na koncu odzval metan iz sistema, " pravi Tomkins. "Odstranitev metana bi omogočila učinkovitejše mešanje zgornje in spodnje atmosfere."
Tomkins pa je poudaril, da je treba to hipotezo še preizkusiti, zato načrtuje, da se bo s Kastingom združil za razvoj računalniških modelov za simulacijo vertikalnega mešanja v atmosferi z različnimi sestavki.
"Vzorec zgornje atmosfere smo vzeli le v enem trenutku, " pravi Tomkins. "Naslednji korak je pridobivanje mikrometeoritov iz kamnin, ki pokrivajo širok razpon geološkega časa, in pregled širših sprememb v kemiji zgornje atmosfere."
Več o tej raziskavi in še več na Observatoriju Deep Carbon.
