Skvrny starověkého spacedustu, který se přenesl na Zemi před 2, 7 miliardami let, dávají vědcům první pohled do chemického složení horní atmosféry naší mladé planety.
Související obsah
- Stargazers pomáhají vystopovat čerstvě padlý meteorit v západní Austrálii
- Udržujte oči na obloze pro meteory Delta Aquarid tento měsíc
- Toto spuštění chce otevřít olympijské hry 2020 pomocí umělé meteorické sprchy
Výzkum naznačuje, že prastará horní atmosféra Země obsahovala přibližně stejné množství kyslíku jako dnes, asi 20 procent. To letí tváří v tvář tomu, co vědci předpokládali: Protože v dolní atmosféře rané Země byla nízká hladina kyslíku, vědci si mysleli, že horní atmosféra je podobně bez plynu.
Vědci tvrdí, že zjištění, podrobně popsaná v tomto týdnu v časopise Nature, otevírá novou cestu pro zkoumání atmosférického vývoje v hlubokém čase a poskytuje nový pohled na to, jak se zemská atmosféra vyvinula do současného stavu.
"Vyvíjející se atmosféra změnila chemii velkého rozsahu geologických procesů, z nichž některé jsou zodpovědné za vytváření obrovských nerostných zdrojů, " říká vedoucí studie Andrew Tomkins z Monash University v australském Melbourne v Austrálii. Tento výzkum "nám pomáhá přemýšlet o biosféře - interakce hydrosféra-geosféra a jak se během času měnily, “vysvětluje.
Kosmonaut, neboli „mikrometeority“, použitý pro studii, byl získán ze starých vzorků vápence z oblasti Pilbara v západní Austrálii. Kosmické koule se roztavily po vstupu do zemské atmosféry ve výškách asi 50 až 60 mil.
"Lidé dříve našli mikrometeority ve skalách, ale nikdo je nenapadlo použít k prozkoumání atmosférické chemie, " říká Tomkins.
Jak se drobné předměty roztavovaly a reformovaly vysoko ve starověké atmosféře, reagovaly s kyslíkem v jejich okolí a transformovaly se. Vědci dokázali nahlédnout do těchto prastarých mikrometeoritů, aby viděli, jaké chemické změny prošli během jejich cesty atmosférou.
Region Pilbara v západní Austrálii, kde vědci našli mikrometeority (SimonKr doo / iStock) S pomocí mikroskopu Tomkins a jeho kolegové zjistili, že mikrometeority byly kdysi částice kovového železa, které se po vystavení kyslíku proměnily v minerály oxidu železa.
Vědci tvrdí, že aby k takové chemické přeměně mohlo dojít, musí být hladina kyslíku v horní atmosféře Země během Archean Eon (před 3, 9 až 2, 5 miliardami let) mnohem vyšší, než se dříve myslelo.
Výpočty prováděné spoluautorem studie Matthew Genge, odborníkem na kosmický prach na Imperial College London, naznačují, že koncentrace kyslíku v horní atmosféře by pro vysvětlení pozorování musela být přibližně 20 procent - nebo blízko moderních denních hladin.
"Myslím, že je opravdu vzrušující, že možná mají způsob testování složení [horní] atmosféry prostřednictvím těchto mikrometeoritů, " říká Jim Kasting, geovědec na Pennsylvánské státní univerzitě, který se studie nezúčastnil.
Tomkins a jeho tým si myslí, že jejich nové výsledky by mohly podpořit myšlenku navrženou Kastingem a dalšími, že atmosféra Země během Archeanu byla naskládána, přičemž spodní a horní atmosféra byla oddělena mlhavou střední vrstvou. Tato vrstva by byla složena ze skleníkového plynu metanu - produkovaného ve velkém množství organismy produkujícími dříve metan, zvanými „methanogeny“.
Metan by absorboval ultrafialové světlo a uvolnil teplo, aby vytvořil teplou zónu, která blokuje vertikální míchání různých atmosférických vrstev.
Podle tohoto scénáře by zákalová vrstva inhibovala vertikální míchání až do „velké oxidační události“ před 2, 4 miliardami let, když fotosyntéza cyanobakterií produkovala kyslík v dostatečném množství, aby mohla rozptýlit metan.
"Kyslík a metan nejdou dobře dohromady, takže tento nárůst kyslíku by nakonec reagoval na metan ze systému, " říká Tomkins. "Odstranění metanu by umožnilo účinnější promíchání horní a dolní atmosféry."
Tomkins však zdůraznil, že tuto hypotézu je třeba ještě otestovat, a má v plánu spojit se s Kastingem, aby vyvinul počítačové modely pro simulaci vertikálního míchání v atmosféře s různým složením.
"Vzali jsme vzorek horní atmosféry pouze v jednom okamžiku, " říká Tomkins. "Dalším krokem je extrakce mikrometeoritů z hornin pokrývajících široký rozsah geologického času a pohled na velké změny v chemii horní atmosféry."
Další informace o tomto výzkumu a další informace najdete na Deep Carbon Observatory.
