Πλάκες αρχαίου χώρου που μεταφέρθηκαν στη Γη πριν από 2.7 δισεκατομμύρια χρόνια δίνουν στους επιστήμονες την πρώτη ματιά στο χημικό μακιγιάζ της ανώτερης ατμόσφαιρας του νεαρού μας πλανήτη.
σχετικό περιεχόμενο
- Οι Stargazers βοηθούν να εντοπίσουν ένα φρεσκοβαμμένο μετεωρίτη στη Δυτική Αυστραλία
- Κρατήστε τα μάτια σας στον ουρανό για τους Μετρητές Aquarid Delta αυτόν τον μήνα
- Αυτή η εκκίνηση θέλει να ανοίξει τους Ολυμπιακούς Αγώνες του 2020 με ένα ατμοσφαιρικό ντους Meteor
Η έρευνα δείχνει ότι η αρχαία ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης περιείχε περίπου την ίδια ποσότητα οξυγόνου όπως και σήμερα, περίπου το 20%. Αυτό πετάει μπροστά σε αυτό που οι επιστήμονες είχαν υποθέσει: Δεδομένου ότι η χαμηλότερη ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης ήταν χαμηλή σε οξυγόνο, οι ερευνητές πίστευαν ότι η ανώτερη ατμόσφαιρα ήταν παρομοίως απαλλαγμένη από το αέριο.
Οι επιστήμονες λένε ότι τα ευρήματα, που αναφέρονται λεπτομερώς στο τεύχος της εβδομάδας του περιοδικού Nature, ανοίγουν μια νέα οδό για τη διερεύνηση της ατμοσφαιρικής εξέλιξης σε βάθος χρόνου και παρέχουν μια νέα εικόνα για το πώς η ατμόσφαιρα της Γης εξελίχθηκε στην παρούσα της κατάσταση.
«Η εξελισσόμενη ατμόσφαιρα άλλαξε τη χημεία ενός μεγάλου εύρους γεωλογικών διεργασιών, μερικές από τις οποίες είναι υπεύθυνες για τη διαμόρφωση γιγάντιων ορυκτών πόρων», λέει ο επικεφαλής της μελέτης Andrew Tomkins του Πανεπιστημίου Monash στη Μελβούρνη της Αυστραλίας. -διστροσφαίρια-γεωσφαιρικές αλληλεπιδράσεις και πώς έχουν αλλάξει με την πάροδο του χρόνου ", εξηγεί.
Η χωροδιάταξη, ή "μικρομετεωρίτες", που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη, ανακτήθηκε από αρχαία δείγματα ασβεστόλιθου από την περιοχή Pilbara στη Δυτική Αυστραλία. Οι κοσμικές σφαιρίδες λειώθηκαν αφού μπήκαν στην ατμόσφαιρα της Γης σε υψόμετρα περίπου 50 έως 60 μιλίων.
"Οι άνθρωποι βρήκαν μικρομετεριωτικά βράχια πριν, αλλά κανείς δεν σκέφτηκε να τα χρησιμοποιήσει για να διερευνήσει την ατμοσφαιρική χημεία", λέει ο Tomkins.
Καθώς τα μικροσκοπικά αντικείμενα λειώθηκαν και αναμορφώθηκαν ψηλά στην αρχαία ατμόσφαιρα, αντέδρασαν με το οξυγόνο στο περιβάλλον τους και μεταμορφώθηκαν. Οι ερευνητές κατάφεραν να εξετάσουν αυτούς τους αρχαίους μικρομετεριόρους για να δουν τι χημικές αλλαγές είχαν υποστεί κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους μέσω της ατμόσφαιρας.
Η περιοχή Pilbara στη Δυτική Αυστραλία, όπου οι επιστήμονες βρήκαν τους μικρομετεριορίτες (SimonKr doo / iStock) Με τη βοήθεια μικροσκοπίου, ο Tomkins και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι οι μικρομετεωρίτες ήταν κάποτε σωματίδια μεταλλικού σιδήρου που είχαν μετατραπεί σε ορυκτά οξειδίου σιδήρου μετά την έκθεση τους σε οξυγόνο.
Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι για να συμβεί ένας τέτοιος χημικός μετασχηματισμός, τα επίπεδα οξυγόνου στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης κατά τη διάρκεια του Αχέροντα (3, 9 έως 2, 5 δισεκατομμύρια έτη πριν) πρέπει να ήταν πολύ υψηλότερα από ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί.
Οι υπολογισμοί που πραγματοποίησε ο συνάδελφος της μελέτης Matthew Genge, ένας εμπειρογνώμονας κοσμικής σκόνης στο Imperial College London, υποδεικνύουν ότι η συγκέντρωση οξυγόνου στην ανώτερη ατμόσφαιρα θα πρέπει να είναι περίπου 20% - ή κοντά στα σημερινά επίπεδα - για να εξηγήσει τις παρατηρήσεις.
"Νομίζω ότι είναι πραγματικά συναρπαστικό το γεγονός ότι πιθανόν να έχουν έναν τρόπο να δοκιμάσουν την [ανώτερη] ατμοσφαιρική σύνθεση μέσω αυτών των μικρομετεριτών", λέει ο Jim Kasting, γεωεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Ο Tomkins και η ομάδα του πιστεύουν ότι τα νέα τους αποτελέσματα θα μπορούσαν να υποστηρίξουν μια ιδέα που πρότεινε ο Kasting και άλλοι ότι η ατμόσφαιρα της Γης κατά τη διάρκεια του Αρχενού στοιβάζεται, με τις κατώτερες και ανώτερες ατμόσφαιρες να χωρίζονται από ένα θολό μέση στρώση. Το στρώμα αυτό θα αποτελείται από το μεθάνιο αερίων του θερμοκηπίου - το οποίο παράγεται σε μεγάλες ποσότητες από πρώιμους οργανισμούς που παράγουν μεθάνιο, που ονομάζονται "μεθανογενείς".
Το μεθάνιο θα είχε απορροφήσει το υπεριώδες φως και θα απελευθέρωνε τη θερμότητα για να δημιουργήσει μια ζεστή ζώνη που εμπόδισε την κάθετη ανάμιξη διαφορετικών ατμοσφαιρικών στρωμάτων.
Σύμφωνα με αυτό το σενάριο, το στρώμα θολερότητας θα εμπόδιζε την κάθετη ανάμειξη μέχρι το «μεγάλο φαινόμενο οξείδωσης» 2.4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν η φωτοσύνθεση των κυανοβακτηρίων παρήγαγε οξυγόνο σε μεγάλες ποσότητες ώστε να διαλύσει το μεθάνιο.
"Το οξυγόνο και το μεθάνιο δεν πάνε καλά μαζί, έτσι αυτή η αύξηση του οξυγόνου θα είχε τελικά αντιδράσει το μεθάνιο από το σύστημα", λέει ο Tomkins. "Η απομάκρυνση του μεθανίου θα επιτρέψει την αποτελεσματικότερη ανάμιξη της ανώτερης και της χαμηλότερης ατμόσφαιρας."
Ωστόσο, ο Tomkins τόνισε ότι αυτή η υπόθεση πρέπει να δοκιμαστεί και σχεδιάζει να συνεργαστεί με τον Kasting για την ανάπτυξη μοντέλων υπολογιστών για την προσομοίωση κάθετης ανάμιξης σε ατμόσφαιρες με διαφορετικές συνθέσεις.
"Έχουμε πάρει ένα δείγμα της ανώτερης ατμόσφαιρας σε ένα μόνο χρονικό σημείο", λέει ο Tomkins. «Το επόμενο βήμα είναι να εξαγάγουμε μικρομετεωρίτες από βράχους που καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα γεωλογικής περιόδου και να δούμε τις ευρείες αλλαγές στη χημεία της ανώτερης ατμόσφαιρας».
Μάθετε περισσότερα για αυτήν την έρευνα και περισσότερα στο Observatory Deep Carbon.
