Škvrny starovekej roztrúsenosti, ktorá sa unášala na Zem pred 2, 7 miliardami rokov, dávajú vedcom prvý pohľad do chemického zloženia hornej atmosféry našej planéty.
Súvisiaci obsah
- Stargazers pomáhajú vystopovať čerstvo padlý meteorit v západnej Austrálii
- Tento mesiac držte oči pred nebom pre meteority Delta Aquarid
- Tento startup chce otvoriť olympijské hry 2020 pomocou umelo vytvorenej meteorickej sprchy
Výskum naznačuje, že starodávna horná atmosféra Zeme obsahovala približne rovnaké množstvo kyslíka ako dnes, okolo 20 percent. To letí tvárou v tvár tým, čo vedci predpokladali: Pretože v spodnej atmosfére skorej Zeme bol nedostatok kyslíka, vedci sa domnievali, že horná atmosféra podobne neobsahuje plyn.
Vedci tvrdia, že zistenia uvedené v tomto týždennom čísle časopisu Príroda otvárajú novú cestu na skúmanie atmosférického vývoja v hlbokom čase a poskytujú nový pohľad na to, ako sa zemská atmosféra vyvinula do súčasného stavu.
„Vyvíjajúca sa atmosféra zmenila chémiu veľkého množstva geologických procesov, z ktorých niektoré sú zodpovedné za vytváranie obrovských nerastných zdrojov, “ hovorí hlavný autor štúdie Andrew Tomkins z Monash University v austrálskom Melbourne v Austrálii. Tento výskum „nám pomáha premýšľať o biosfére - interakcie hydrosféra-geosféra a ako sa v priebehu času zmenili, “vysvetľuje.
Medzerník alebo mikrometeority, ktoré sa použili pri tejto štúdii, sa získali zo vzoriek starých vápencov z oblasti Pilbara v západnej Austrálii. Kozmické gule sa roztavili po vstupe do zemskej atmosféry vo výškach asi 50 až 60 míľ.
"Ľudia našli mikrometeority už v horninách, ale nikto ich nenapadlo použiť na skúmanie atmosférickej chémie, " hovorí Tomkins.
Keď sa drobné predmety topili a reformovali vysoko v starodávnej atmosfére, reagovali s kyslíkom v ich okolí a premieňali sa. Vedci boli schopní nahliadnuť do týchto starodávnych mikrometeoritov, aby videli, aké chemické zmeny prešli počas svojej cesty atmosférou.
Región Pilbara v západnej Austrálii, kde vedci našli mikrometeority (SimonKr doo / iStock) Pomocou mikroskopu Tomkins a jeho kolegovia zistili, že mikrometeority boli kedysi častice kovového železa, ktoré sa po vystavení kyslíku premenili na minerály oxidu železa.
Vedci tvrdia, že na to, aby nastala takáto chemická transformácia, musia byť úrovne kyslíka v hornej atmosfére Zeme počas Archean Eon (pred 3, 9 až 2, 5 miliardami rokov) oveľa vyššie, ako sa pôvodne predpokladalo.
Výpočty, ktoré uskutočnil spoluautor štúdie Matthew Genge, odborník na kozmický prach v Imperial College London, naznačujú, že na vysvetlenie pozorovaní by musela byť koncentrácia kyslíka v hornej atmosfére približne 20 percent - alebo blízko modernej úrovne.
„Myslím si, že je skutočne vzrušujúce, že môžu mať spôsob testovania zloženia [hornej] atmosféry prostredníctvom týchto mikrometeoritov, “ hovorí Jim Kasting, geovedec na Pensylvánskej štátnej univerzite, ktorý sa štúdie nezúčastnil.
Tomkins a jeho tím si myslia, že ich nové výsledky by mohli podporiť myšlienku, ktorú navrhol Kasting a ďalší, že atmosféra Zeme počas Archeanu bola stohovaná, pričom spodná a horná atmosféra boli oddelené hmlistou strednou vrstvou. Táto vrstva by bola zložená z metánového skleníkového plynu - produkovaného vo veľkých množstvách organizmami produkujúcimi skorý metán, ktoré sa nazývajú „metanogény“.
Metán by absorboval ultrafialové svetlo a uvoľňoval by teplo, aby vytvoril teplú zónu, ktorá by blokovala vertikálne miešanie rôznych atmosférických vrstiev.
Podľa tohto scenára by zákalová vrstva inhibovala vertikálne miešanie až do „veľkej oxidačnej udalosti“ pred 2, 4 miliardami rokov, keď fotosyntéza cyanobaktérií produkovala kyslík v dostatočnom množstve, aby mohla rozptýliť metán.
"Kyslík a metán nejdú dobre spolu, takže tento nárast kyslíka by nakoniec reagoval na metán zo systému, " hovorí Tomkins. „Odstránenie metánu by umožnilo efektívnejšie zmiešanie hornej a dolnej atmosféry.“
Tomkins však zdôraznil, že túto hypotézu je potrebné ešte otestovať a má v pláne spojiť sa s Kastingom na vývoji počítačových modelov na simuláciu vertikálneho miešania v atmosfére s rôznymi zloženiami.
„Vzorku hornej atmosféry sme odobrali iba v jednom okamihu, “ hovorí Tomkins. "Ďalším krokom je extrakcia mikrometeoritov z hornín pokrývajúcich široký rozsah geologického času a pohľad na veľké zmeny v chémii hornej atmosféry."
Viac informácií o tomto výskume a ďalšie informácie nájdete na observatóriu hlbinného uhlíka.
