Pletter af gammel rumafstand, der drev til Jorden for 2, 7 milliarder år siden, giver forskerne deres første glimt i den kemiske sammensætning af vores unge planets øvre atmosfære.
Relateret indhold
- Stargazers hjælper med at spore en frisk falden meteorit i det vestlige Australien
- Hold øjet med himlen for Delta Aquarid Meteorer denne måned
- Denne opstart vil åbne OL i 2020 med et menneskeskabt meteorbrusebad
Undersøgelsen antyder, at Jordens gamle øvre atmosfære indeholdt omtrent den samme mængde ilt, som den gør i dag, ca. 20 procent. Det flyver i lyset af hvad forskerne havde antaget: Da den nedre atmosfære af den tidlige jord var lav i ilt, mente forskere, at den øvre atmosfære var lignende blottet for gassen.
Forskere siger, at fundene, der er detaljeret i denne uges nummer af tidsskriftet Nature, åbner en ny vej til undersøgelse af atmosfærisk udvikling i dyb tid og giver frisk indsigt i, hvordan Jordens atmosfære udviklede sig til sin nuværende tilstand.
"Den udviklende atmosfære ændrede kemi for en lang række geologiske processer, hvoraf nogle er ansvarlige for dannelse af gigantiske mineralressourcer, " siger hovedundersøgelsesforfatter Andrew Tomkins fra Monash University i Melbourne, Australien. Så denne forskning "hjælper os med at tænke på biosfæren -hydrosfære-geosfæreinteraktioner, og hvordan de har ændret sig over tid, ”forklarer han.
Mellemrummet, eller "mikrometeoritter", der blev brugt til undersøgelsen, blev udvundet fra gamle kalkstenprøver fra Pilbara-regionen i det vestlige Australien. De kosmiske kugler smeltede efter at have gået ind i Jordens atmosfære i højder fra ca. 50 til 60 miles.
”Folk har fundet mikrometeoritter i klipper før, men ingen havde troet at bruge dem til at undersøge atmosfærisk kemi, ” siger Tomkins.
Da de små genstande smeltede og reformerede højt oppe i den gamle atmosfære, reagerede de med ilt i deres omgivelser og blev transformeret. Forskerne var i stand til at kigge ind i disse gamle mikrometeoritter for at se, hvilke kemiske ændringer de havde gennemgået under deres rejse gennem atmosfæren.
Pilbara-regionen i Western Australia, hvor forskerne fandt mikrometeoritterne (SimonKr doo / iStock) Ved hjælp af et mikroskop fandt Tomkins og hans kolleger, at mikrometeoriterne engang havde været partikler af metallisk jern, der var blevet jernoxidmineraler efter at have været udsat for ilt.
Forskerne hævder, at for at en sådan kemisk transformation kan finde sted, må iltniveauer i jordens øvre atmosfære under den arkæiske Eon (for 3, 9 til 2, 5 milliarder år siden) have været meget højere end tidligere antaget.
Beregninger udført af studiemedlem Matthew Genge, en kosmisk støvekspert ved Imperial College London, antyder, at iltkoncentrationen i den øvre atmosfære skulle være ca. 20 procent - eller tæt på moderne niveauer - for at forklare observationer.
”Jeg synes, det er virkelig spændende, at de muligvis har en måde at teste [øvre] atmosfærisk sammensætning gennem disse mikrometeoritter, ” siger Jim Kasting, en geovidenskabsmand ved Pennsylvania State University, som ikke var involveret i undersøgelsen.
Tomkins og hans team tror, at deres nye resultater kunne understøtte en idé foreslået af Kasting og andre om, at Jordens atmosfære under arkæerne blev stablet, med den nedre og øvre atmosfære adskilt af et disigt mellemlag. Dette lag ville have været sammensat af drivhusgasmetan - produceret i store mængder af tidlige metanproducerende organismer, kaldet "methanogener."
Metan ville have optaget ultraviolet lys og frigivet varme for at skabe en varm zone, der blokerede for den lodrette blanding af forskellige atmosfæriske lag.
I henhold til dette scenarie ville uklarheden have hæmmet lodret blanding indtil den "store oxidationshændelse" for 2, 4 milliarder år siden, da fotosyntetiserende cyanobakterier producerede ilt i store nok mængder til, at det kunne fjerne metan.
"Oxygen og methan går ikke godt sammen, så denne stigning i ilt ville til sidst have reageret metanen ud af systemet, " siger Tomkins. "Fjernelse af metan ville muliggøre en mere effektiv blanding af de øvre og nedre atmosfærer."
Tomkins understregede dog, at denne hypotese stadig skal testes, og han har planer om at slå sig sammen med Kasting om at udvikle computermodeller til at simulere lodret blanding i atmosfærer med forskellige kompositioner.
”Vi har taget en prøve af den øvre atmosfære på kun et enkelt tidspunkt, ” siger Tomkins. "Det næste trin er at udtrække mikrometeoritter fra klipper, der dækker en lang række geologiske tid, og at se på brede ændringer i kemi i den øvre atmosfære."
Lær mere om denne forskning og mere på Deep Carbon Observatory.
