Проучването показва, че ранната земна атмосфера е била богата на въглероден диоксид

Сива топка със сегментирана повърхност от множество малки възли, притиснати заедно.

Изглед с микроскоп с висока разделителна способност на малък железен микрометеорит с размерите на пясъчно зърно. Анализът на тези частици показва, че преди 2,7 милиарда години земната атмосфера е съдържала много повече въглероден диоксид. Изображение чрез Андрю Томкинс/Пен щат.


Каква беше атмосферата на Земята преди няколко милиарда години, в началото на нейната история? Изследователи от Penn Stateказвамте са открили някои улики чрез анализ на желязомикрометеоритив древни почви. Тези частици от космоса - подмножество откосмически прах- предложи товавъглероден двуокиссъставлявали 25% до 50% от земната атмосфера преди 2,7 милиарда години. Това е в контраст с днешните нива на въглероден диоксид около0,04%. Може да е имало и по -малкоазоттогава, отколкото в днешната ни атмосфера; сега азотът е основният газ на нашата атмосфера.

Новоторецензиранконстатации бяхапубликуванив дневникаИзвестия на Националната академия на наукитена 21 януари 2020 г.


Концентрациите на въглероден диоксид варират значително в историята на Земята от 4,54 милиарда години. Тази нова работа помага за количествено определяне на елементите, съставляващи земната атмосфера в много далечното минало.

Малките железни микрометеорити, които са изследвани, не са по -големи от пясъчни зърна. Те са открити в древни почви - т.нарпалеозоли- които са на около 2,7 милиарда години. Почвите бяха събрани вРегион Пилбарана Западна Австралия. Тези учени смятат, че микрометеоритите са паднали от космоса по време наАрхейски еон, когато слънцето беше по -слабо от днешното.

Как учените определят атмосферния състав от такива малки частици? Докато метеоритите се пронизваха през атмосферата, те се стопиха от топлината. Когато срещнаха газовете в атмосферата, те се окислиха. Това окисляване може да се види и днес и да се анализира.Ребека Пейн, водещ автор на изследването в Penn State, заяви в изявление:




Това е обещаващ нов инструмент за установяване на състава на горните слоеве на атмосферата милиарди години в миналото.

Преди се смяташе, че свободните кислородни молекули в горната атмосфераокисленаметеоритите, но новото изследване опровергава тази идея. За да е правдоподобен този сценарий, количеството кислород по онова време би трябвало да е подобно на това, което е сега. Но други изследвания показват, че няма толкова кислород, колкото днес, или дори изобщо няма. Това оставя въглероден диоксид като газ, който би могъл да окисли метеоритите. Това заключение се основава на нов анализ, използванфотохимичнии климатични модели.

Много малки, тъмни метални сфери на червен фон.

Друг пример за малки железни микрометеорити. Те бяха събрани от дълбокия океан. Изображение чрез Доналд Браунли/Вашингтонски университет.

Но този анализ също така показва, че поне 25% от атмосферата трябва да е съставена от въглероден диоксид, а може би и много повече. Това се вписва в предишните атмосферни модели, според които в началото е имало много по -малко кислород, докатоСтрахотно окислително събитиепреди около 2,4 милиарда години.Оуен Лемер, докторант във Вашингтонския университет,заяви:


Нашето откритие, че атмосферата, която тези микрометеорити срещат, е с високо съдържание на въглероден диоксид, е в съответствие с това, което се смята, че атмосферата изглежда на ранната Земя.

Другото ключово откритие е, че вероятно е имало много по -малко азот в земната атмосфера преди 2,7 милиарда години, отколкото сега. Днес азотът съставлява около 78% от атмосферата. Има проблем обаче в това, което знаем за условията по онова време, преди близо три милиарда години. С толкова много въглероден диоксид Земята трябваше да е по -топла, но доказателствата показват, че не е така. Всъщност тя беше частично покрита от ледници. Това може да се обясни обаче, ако имаше по -малко азот от днес. Това би причинило по -ниско атмосферно налягане, което тогава би могло да позволии дветепо -високи нива на въглероден диоксид и по -ниски температури. СпоредДжим Кастинг, професор на Evan Pugh в Penn State:

Има данни, посочени в нашата статия, които поддържат по -ниски концентрации на азот през това време. Нашето изследване на окисляването на микрометеорити е в съответствие с това тълкуване. Възможността нашият основен атмосферен газ, азот, да е бил по -малко изобилен в далечното минало, е наистина интригуващ.

Глобуси на Марс и Земя с текстови анотации, описващи състава на тяхната атмосфера.

Сравнение на настоящите атмосфери на Земята и Марс. Марсианската атмосфера се състои предимно от въглероден диоксид, точно както преди на Земята, въпреки че е много по -тънка. Изображение чрезТОВА.


Имаше много дебати за това колко въглероден диоксид е бил в атмосферата преди няколко милиарда години и това ново проучване сега ще добави към това. Различни изследвания често си противоречат; това е така, защото те разчитат предимно на древни почви, които могат да бъдат засегнати от времето или почвеното покритие. Те също са склонни да отразяват условията в долната атмосфера, а не в горната атмосфера, където метеоритите първо биха били засегнати и се окислиха. Както каза Пейн:

Ставаше все по -трудно да се разбере къде е трябвало да бъде споразумението между различни палеозолни проучвания и климатични модели. Това е интересно, защото е нова точка за сравнение. Може да ни помогне да намерим правилния отговор за атмосферния въглероден диоксид в дълбокото минало.

Тези открития също могат да помогнат на учените да разберат по -добре еволюцията на атмосферата на Марс. Той също е предимно въглероден диоксид, но е много по -тънък от земния, а съставът му в началото все още е предмет на дебат. Съществуват също подобни разногласия сред учените относно това как някога атмосферата на Марс е била достатъчно дебела и топла, за да може да съществува течна вода на повърхността на планетата, когато някои доказателства все още сочат към по -студен климат през по -голямата част от историята на Марс.

Атмосферата на Венера също е предимно въглероден диоксид, но е много по -дебела от тази на Земята с раздробяванеповърхностно налягане. Смята се, че Венера е била по-подобна на Земята (такава, каквато я познаваме сега) в по-младите си дни, но в крайна сметка се е оказала с плътна атмосфера от въглероден диоксид в наши дни, което е превърнало планетата в горещ горещ свят поради напарников ефект.

Разбирането на истинския състав на атмосферата на ранната Земя ще помогне на учените да разберат по -добре как се е променила атмосферата през последните няколко милиарда години и какви са били условията, когато животът е започнал да се развива. След това тези данни могат да бъдат екстраполирани към други скалисти планети с атмосфера, като Марс или Венера, за да се разбере как са поели по толкова различни еволюционни пътища. Лемер каза:

Животът се е формирал преди повече от 3,8 милиарда години и как се е формирал животът е голям, отворен въпрос. Един от най -важните аспекти е от какво се състои атмосферата, какво е налично и какъв е климатът.

Разтопена лава с тъмни облаци и метеори в небето.

Концепцията на художника за ранната Земя преди милиарди години. Микрометеорити от преди 2,7 милиарда години показват, че земната атмосфера съдържа повече въглероден диоксид и по -малко азот, отколкото днес. Изображение чрез НАСА/ Goddard Image Lab/Phys.org.

В крайна сметка: Новият анализ на малки древни метеорити показва, че земната атмосфера е съдържала много повече въглероден диоксид, отколкото сега.

Източник: Окислените микрометеорити предполагат или високистрCO2 или нискострN2 през неоархея

Via Penn State News

Чрез ВАШИТЕ новини