Komadi drevnog svemirskog praha koji su se isplivali na Zemlju prije 2, 7 milijardi godina daju znanstvenicima prvi pogled na kemijsku strukturu gornje atmosfere našeg mladog planeta.
Povezani sadržaj
- Stargazeri pomažu u pronalaženju svježe palog meteorita u zapadnoj Australiji
- Ovog mjeseca držite oči prema nebu za metar Delta Aquarid
- Ovaj startup želi otvoriti Olimpijske igre 2020. s meteorskim tušem napravljenim od čovjeka
Istraživanje kaže da je drevna gornja atmosfera Zemlje sadržavala približno jednaku količinu kisika kao i danas, oko 20 posto. To se suočava s onim što su znanstvenici pretpostavili: Budući da je donja atmosfera rane Zemlje bila s malo kisika, istraživači su mislili da je gornja atmosfera na isti način lišena plina.
Znanstvenici kažu da otkrića, detaljna u ovotjednom broju časopisa Nature, otvaraju novu put za istraživanje atmosferske evolucije u dubokim vremenima i pružaju svježi uvid u to kako se Zemljina atmosfera razvila u svoje trenutno stanje.
"Razvijajuća atmosfera promijenila je kemiju velikog broja geoloških procesa, od kojih su neki zaslužni za formiranje gigantskih mineralnih resursa", kaže glavni autor studije Andrew Tomkins sa Sveučilišta Monash u Melbourneu, Australija. Dakle, ovo istraživanje "pomaže nam da razmišljamo o biosferi interakcije hidrosfere i geofere i kako su se tijekom vremena promijenili, “objašnjava.
Svemirski prah, ili "mikrometeoriti", korišteni za studiju, prikupljeni su iz starih uzoraka krečnjaka iz regije Pilbara u zapadnoj Australiji. Kozmičke sfere se rastopile nakon ulaska u Zemljinu atmosferu na visinama od oko 50 do 60 milja.
"Ljudi su i prije nalazili mikrometeorite u stijenama, ali nitko im nije pao na pamet istražiti atmosfersku kemiju", kaže Tomkins.
Kako su se sitni predmeti topili i reformirali visoko u drevnoj atmosferi, oni su reagirali s kisikom u svojoj okolini i bili su transformirani. Istraživači su mogli zaviriti u te drevne mikrometeorite kako bi vidjeli kakve su kemijske promjene prolazile tijekom putovanja kroz atmosferu.
Regija Pilbara u zapadnoj Australiji, gdje su znanstvenici pronašli mikrometeorite (SimonKr doo / iStock) Tomkins i njegovi kolege uz pomoć mikroskopa otkrili su da su mikrometeoriti nekoć bili čestice metalnog željeza koje su se nakon izloženosti kisiku pretvorile u minerale željezovog oksida.
Znanstvenici tvrde da su, da bi se dogodila takva kemijska transformacija, razina kisika u Zemljinoj gornjoj atmosferi za vrijeme Arheonoga Eona (prije 3, 9 do 2, 5 milijardi godina) trebala biti mnogo viša nego što se prije mislilo.
Proračuni koji su proveli suradnik studije Matthew Genge, stručnjak za kozmičku prašinu na Imperial College Londonu, sugeriraju da bi koncentracija kisika u gornjoj atmosferi trebala biti približno 20 posto - ili blizu razine modernog dana - da bi objasnila opažanja.
"Mislim da je zaista uzbudljivo što oni eventualno imaju način testiranja [gornjeg] atmosferskog sastava putem ovih mikrometeorita", kaže Jim Kasting, geoznanstvenica sa Državnog sveučilišta Pennsylvania koji nije bio uključen u studiju.
Tomkins i njegov tim misle da bi njihovi novi rezultati mogli poduprijeti ideju koju su predložili Kasting i drugi da je Zemljina atmosfera tijekom Arheja bila složena, a donja i gornja atmosfera razdvojene mutnim srednjim slojem. Taj sloj bio bi sastavljen od metana iz stakleničkih plinova - proizvedenog u velikim količinama u ranim organizmima koji stvaraju metan, koji se nazivaju "metanogenovi".
Metan bi apsorbirao ultraljubičasto svjetlo i oslobađao toplinu da bi stvorio toplu zonu koja bi blokirala vertikalno miješanje različitih atmosferskih slojeva.
Prema ovom scenariju, sloj maglice spriječio bi vertikalno miješanje do "velikog oksidacijskog događaja" prije 2, 4 milijarde godina, kada je fotosinteziranje cijanobakterija proizvelo kisik u dovoljno velikim količinama da bi mogao rastjerati metan.
"Kisik i metan ne idu dobro zajedno, tako da bi porast kisika na kraju reagirao na metan iz sustava", kaže Tomkins. „Uklanjanje metana omogućilo bi učinkovitije miješanje gornje i donje atmosfere.“
Tomkins je, međutim, naglasio da ovu hipotezu tek treba ispitati, te planira udružiti se s Kastingom kako bi razvio računalne modele za simulaciju vertikalnog miješanja u atmosferi s različitim sastavima.
"Uzeli smo uzorak gornje atmosfere samo u jednom trenutku", kaže Tomkins. "Sljedeći korak je izvlačenje mikrometeorita iz stijena koje pokrivaju širok raspon geološkog vremena i sagledavanje širokih promjena u kemiji gornje atmosfere."
Saznajte više o ovom istraživanju i više na Opservatoriju dubokih ugljika.
