Ziemska atmosfera 2,7 miliarda lat temu prawdopodobnie zawierała ponad dwie trzecie dwutlenku węgla. Odkrycia dokonano podczas badań nad interakcją starożytnej atmosfery z cząstkami kosmicznego pyłu spadającymi z nieba.
Atmosfera bogata w dwutlenek węgla mogła wywołać potężny efekt cieplarniany - sugerują naukowcy. Może to stanowić odpowiedź na istniejącą od dawna tajemnicę znaną jako „Paradoks słabego młodego słońca”: jak oceany mogą pozostać płynne na Ziemi, gdy słońce było o około 30% ciemniejsze niż obecnie.
Szacunki dotyczące zawartości dwutlenku węgla w atmosferze 2,5-4 miliardów lat temu są bardzo zróżnicowane. „Obecne szacunki obejmują około trzech rzędów wielkości: 10 do 1000 razy więcej niż obecnie” - mówi astrobiolog Owen Lehmer z University of Washington w Seattle. Dlatego naukowcy próbowali w jakiś sposób zmniejszyć rozprzestrzenianie się.
Odpowiedź pochodzi z 59 mikrometeorytów znalezionych w wapieniu sprzed 2,7 miliarda lat w regionie Pilbara w północno-zachodniej Australii. Zostały po raz pierwszy opisane w badaniu z 2016 roku i nadal są najstarszymi skamieniałościami meteorytów, jakie kiedykolwiek znaleziono.
Drobne kawałki żelaza i niklu, nie szersze niż ludzki włos, przedarły się przez atmosferę starożytnej Ziemi i wpadły do oceanu na dno morskie. Tam powoli zapadali się w wapień.
Podczas krótkiego lotu i ze względu na stan częściowo stopiony mikrometeoryty weszły w reakcję chemiczną z ziemską atmosferą. Gaz atmosferyczny, czy to tlen, czy dwutlenek węgla, utlenia żelazo, wychwytując jego elektrony i przekształcając oryginalne minerały w nowe.
W oparciu o analizy chemiczne kilkunastu mikrometeorytów, badanie z 2016 roku wykazało zaskakująco bogate w tlen górne warstwy atmosfery. Oznacza to, że 2,7 miliarda lat temu było 20% tlenu, tak jak na współczesnej Ziemi. Jednak wyniki tego badania nie zadowoliły wielu naukowców, mówi Lehmer: „Trudno sobie wyobrazić taką atmosferę. Każda atmosfera, którą widzimy na planetach, jest dobrze wymieszana”.
Dlatego Lehmer i jego koledzy przeprowadzili nowe badanie i powiązali utlenianie meteorytów z dwutlenkiem węgla, a nie tlenem. Oba gazy mogą być utleniaczami, chociaż wolny tlen reaguje znacznie szybciej niż tlen związany w CO2. Aby sprawdzić, jak dobrze dwutlenek węgla może utleniać szybko poruszające się mikrometeoryty, zespół zasymulował spadek w atmosferze około 15 000 cząstek pyłu kosmicznego o wielkości od 2 do 500 mikronów. Stężenie dwutlenku węgla wahało się od 2% do 85% całkowitej objętości.
Film promocyjny:
Atmosfera zawierająca co najmniej 70% dwutlenku węgla może utleniać mikrometeoryty. Wniosek ten jest zgodny z innymi danymi uzyskanymi podczas analizy dawnych gleb.
Podobny skład atmosfery, a nawet z dodatkiem metanu, mógłby stworzyć ciepły świat, w którym oceany nie mogły zamarznąć, mimo zimnego młodego słońca.
Kirill Panov