Пъпки от древен космически прах, които се носеха на Земята преди 2, 7 милиарда години, дават на учените първия си поглед върху химическия състав на горната атмосфера на нашата млада планета.
Свързано съдържание
- Stargazers Помощ за проследяване на прясно паднал метеорит в Западна Австралия
- Дръжте очите си към небето за метеорите на акварида на Делта този месец
- Този стартъп иска да отвори Олимпиадата през 2020 г. с ръчно направен метеор
Изследването предполага, че древната горна атмосфера на Земята съдържала приблизително същото количество кислород, както днес, около 20 процента. Това лети в лицето на това, което учените са предполагали: Тъй като долната атмосфера на ранната Земя е била с ниско съдържание на кислород, изследователите смятат, че горната атмосфера е също така лишена от газ.
Учените казват, че откритията, подробно описани в седмичния брой на списанието Nature, отварят нов път за изследване на атмосферната еволюция в дълбоки времена и дават нов поглед върху това как атмосферата на Земята се е развила в сегашното си състояние.
"Развиващата се атмосфера промени химията на широк спектър от геоложки процеси, някои от които са отговорни за формирането на гигантски минерални ресурси", казва водещият автор на изследването Андрю Томкинс от университета Монаш в Мелбърн, Австралия. Така че това изследване "ни помага да мислим за биосферата взаимодействие между хидросфера и геосфера и как са се променили с течение на времето “, обяснява той.
Космическият прах, или „микрометеоритите“, използвани за изследването, са открити от древни варовикови проби от района на Пилбара в Западна Австралия. Космическите сфери се стопиха след навлизане в земната атмосфера на височини от около 50 до 60 мили.
„Хората са откривали микрометеорити в скали преди, но никой не се е сетил да ги използва за изследване на атмосферната химия“, казва Томкинс.
Докато мъничките предмети се стопявали и реформирали високо в древната атмосфера, те реагирали с кислорода в заобикалящата ги среда и се трансформирали. Изследователите успяха да надникнат в тези древни микрометеорити, за да видят какви химически промени са претърпели по време на пътуването си през атмосферата.
Регион Пилбара в Западна Австралия, където учените откриха микрометеоритите (SimonKr doo / iStock) С помощта на микроскоп Томкинс и неговите колеги откриха, че някога микрометеоритите са били частици от метално желязо, които са се превърнали в минерали на железен оксид, след като са били изложени на кислород.
Учените твърдят, че за да се случи подобна химическа трансформация, нивата на кислород в горната атмосфера на Земята по време на Археоновия еон (преди 3, 9 до 2, 5 милиарда години) трябва да са били много по-високи, отколкото се смяташе досега.
Изчисленията, извършени от съавтора на проучването Матю Гендж, експерт по космически прах от Imperial College London, предполагат, че концентрацията на кислород в горната атмосфера трябва да бъде приблизително 20 процента - или близка до нивата на съвременния ден - за да обясни наблюденията.
„Мисля, че е наистина вълнуващо, че те вероятно имат начин да изпробват [горния] атмосферен състав чрез тези микрометеорити, “ казва Джим Кастинг, геолог от Държавния университет в Пенсилвания, който не е участвал в изследването.
Томкинс и неговият екип смятат, че новите им резултати биха могли да подкрепят идеята, предложена от Кастинг и други, че атмосферата на Земята по време на Архея е подредена, като долната и горната атмосфера са разделени от мъгляв среден слой. Този слой би бил съставен от метан на парникови газове - произведен в големи количества от ранно произвеждащи метан организми, наречени „метаногени“.
Метанът би абсорбирал ултравиолетова светлина и отделя топлина, за да създаде топла зона, която блокира вертикалното смесване на различни атмосферни слоеве.
Според този сценарий мътният слой щеше да попречи на вертикалното смесване до "голямото окислително събитие" преди 2, 4 милиарда години, когато фотосинтезирането на цианобактерии произвежда кислород в достатъчно големи количества, за да може да разсее метана.
"Кислородът и метанът не вървят добре заедно, така че това повишаване на кислорода в крайна сметка би реагирало на метана извън системата", казва Томкинс. „Премахването на метана би позволило по-ефективно смесване на горната и долната атмосфера.“
Томкинс обаче подчерта, че тази хипотеза все още трябва да бъде тествана и той планира да си партнира с Кастинг за разработване на компютърни модели за симулиране на вертикално смесване в атмосфери с различни състави.
„Взехме проба от горната атмосфера само в един момент”, казва Томкинс. „Следващата стъпка е да се извлекат микрометеорити от скали, покриващи широк спектър от геоложки време, и да се разгледат широките промени в химията на горната атмосфера.“
Научете повече за това изследване и повече в Обсерваторията на дълбоките въглеродни емисии.
