Земля выглядела совсем иначе 4,5 млрд лет назад. Вместо лесов, гор и океанов, поверхность нашей планеты была полностью покрыта магмой — расплавленным скалистым материалом, который появляется при извержении вулканов. Однако вопрос, какой была атмосфера в то время, остается открытым. Новые международные исследования, возглавляемые Паоло Сосси, старшим научным сотрудником ETH Zurich (Федеральный институт технологии в Цюрихе), направлены на раскрытие загадки первозданной атмосферы Земли. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Как проходил эксперимент?
Чтобы узнать состав атмосферы древней Земли, ученые создали магму в лаборатории. Для этого процесса потребовались температуры около 2000°C.
Ученых интересовал вопрос, как окисляется железо в магме. Когда железо встречается с кислородом, оно окисляется и ржавчину. Газовая смесь, которую ученые продували над магмой, содержала много кислорода. В результате железо внутри магмы становилось более окисленным.
Такой уровень окисления железа в остывшей магме дал ученым материал для сравнения с природными породами, которые составляют сегодняшнюю мантию Земли — перидотитами. Окисление железа в этих породах до сих пор находится под влиянием древней атмосферы, запечатленной в них. Сравнение природных перидотитов и перидотитов из лаборатории дало ученым ключ понимаю того, какая из их газовых смесей наиболее близка к атмосфере древней Земли.
«Мы обнаружили, что после охлаждения из состояния магмы, у молодой Земли была слегка окисленная атмосфера с углекислым газом в качестве основного компонента, а также азотом и небольшим количеством воды, — объясняет автор исследования. — Поверхностное давление также оказалось намного выше, почти в сто раз больше, чем сегодня. Сама атмосфера была намного выше из-за горячей поверхности планеты. Эти характеристики сделали ее больше похожей на атмосферу Венеры, чем Землю сегодня.
В результате эксперимента ученые сделали два вывода:
- Во-первых, Земля и Венера начинали формироваться с очень похожей атмосферой, но впоследствии одна из них потеряла воду из-за близости к Солнцу и более высоких температур. Земля, однако, хранила воду, прежде всего в форме океанов. Они поглощали большую часть CO₂ из воздуха, тем самым снижая его уровень в атмосфере.
- Во-вторых, популярная теория возникновения жизни на Земле сейчас кажется гораздо менее вероятной. «Эксперимент Миллера-Юри», в котором удары молнии взаимодействуют с определенными газами (в частности, с аммиаком и метаном) с образованием аминокислот — строительных блоков жизни, — было бы трудно реализовать. Необходимых газов в атмосфере молодой Земли просто не хватало.
Читать также
Спутниковые снимки подтвердили, что климат изменяется на Земле неравномерно
Найдено предполагаемое царство исчезнувших хеттов. Что обнаружили археологи?
Квантовые наноалмазы могут повысить точность медицинских тестов