Крошечные метеориты размером с песчинку содержат новые сведения об атмосфере древней Земли, считают ученые.
Железные микрометеориты, обнаруженные в древних почвах, позволяют предположить, что углекислый газ составлял от 25 до 50 процентов атмосферы Земли 2,7 миллиарда лет назад, и это давление на уровне моря могло быть ниже, чем сегодня, считают исследователи из Пенсильванского университета.
Метеориты таяли, проносясь сквозь атмосферу, и окислялись, встречаясь с атмосферными газами. Доказательства окисления остаются на крошечных фрагментах, приземлившихся на Землю. По словам ученых, образцы служат уникальным индикатором условий в верхних слоях атмосферы.
«Это многообещающий новый инструмент для выяснения состава верхних слоев атмосферы миллиарды лет назад», - сказала Ребекка Пейн, докторант в области наук о земле и астробиологии в Пенсильванском университете. Пейн является ведущим автором исследования, недавно опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Работа основана на предыдущих исследованиях микрометеоритов, которые предполагали, что свободные молекулы кислорода в верхних слоях атмосферы окисляют метеориты. Эти результаты требуют, чтобы уровень кислорода на древней Земле был близок к современному уровню, что является удивительным выводом, который противоречит условиям, ожидаемым на молодой планете, сказал Пейн..
Исследователи провели новый анализ с использованием фотохимических и климатических моделей и определили, что основным окислителем, вероятно, служил углекислый газ, а не кислород. Чтобы это стало возможным, они обнаружили, что углекислый газ должен составлять не менее 25 процентов атмосферы.
Эти уровни углекислого газа указывают на теплую планету, но другие климатические данные показывают, что в то время Земля была прохладной и частично покрыта ледниками. Более низкий уровень азота, приводящий к более низкому давлению, позволит обеспечить как высокий уровень углекислого газа, так и прохладные условия.
«Есть данные, на которые ссылаются в нашей статье, которые подтверждают более низкие концентрации азота в это время», - сказал Джим Кастинг, профессор Университета Эвана Пью на факультете геонаук в Пенсильвании и советник Пейна. «Наше исследование окисления микрометеоритов согласуется с этой интерпретацией. Возможность того, что наш основной атмосферный газ, азот, был менее распространен в далеком прошлом, действительно интригует».
Выводы могут помочь примирить разногласия в предыдущих исследованиях углекислого газа в далеком прошлом и оценках климатической модели, по мнению исследователей.
Предыдущие оценки уровня углекислого газа, сделанные миллиарды лет назад, основаны на палеопочвах или древних почвах, которые могут лучше отражать условия в нижних слоях атмосферы. По словам ученых, региональные различия, такие как погода или почвенный покров, также могут влиять на образцы палеопочв, и результаты этих исследований часто противоречат друг другу и климатическим моделям.
«Становилось трудно понять, где должно быть согласие между различными исследованиями палеопочвы и моделями климата», - сказал Пейн. «Это интересно, потому что это новая точка сравнения. Это может помочь нам найти правильный ответ об атмосферном углекислом газе в глубоком прошлом».
Дон Браунли, профессор Вашингтонского университета, также внес свой вклад в это исследование.