Частицы звездной пыли «рассказали» о верхних слоях древней атмосферы Земли

Микрометеорит. Фото: Andrew G. Tomkins

Ученые проанализировали химический состав микрометеоритов, извлеченных из осадочных пород возрастом 2,7 миллиарда лет. Оказалось, что при прохождении верхних слоев атмосферы металлические частицы сильно окислились, что говорит о высоком содержании кислорода — еще до резкого повышения уровня кислорода в атмосфере Земли 2,4 млрд лет назад.

Считается, что в составе древней атмосферы Земли содержалось в тысячу раз меньше кислорода, чем сейчас. Это подтверждают данные о составе горных пород, сформировавшихся в архейскую эру, но так можно оценить только состав нижних слоев атмосферы. Чтобы понять, что происходило в верхних слоях, ученые из Великобритании и Австралии проанализировали микрометеориты, которые во время падения пролетели через всю толщу атмосферы Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Из осадочных пород ученые извлекли частицы «звездной пыли» — микрометеориты, упавшие на Землю в архее, примерно 2,7 миллиарда лет назад. Падая, космические «песчинки» нагревались и плавились на высоте 90—75 км. По степени окисления сплава железа и никеля, из которого состоит «звездная пыль», ученые оценили содержание кислорода в верхних слоях атмосферы.

Большая часть металла в составе микрометеоритов окислилась. Авторы работы предполагают, что в верхних слоях архейской атмосферы содержалось столько же кислорода, сколько и в современной атмосфере — около 20%. Монооксида углерода в атмосфере было достаточно мало, и он не мешал окислению микрометеоритов.

По результатам исследования 2,7 миллиарда лет назад процентное содержание кислорода в верхних слоях атмосферы было в тысячу раз больше, чем в нижних. Авторы полагают, что атмосферные слои разделяла метановая прослойка, не давая им перемешаться. Слои воздуха могли перемешиваться за счет встречных потоков воздуха: теплого — вверх, а холодного — вниз. Но из-за того, что под действием ультрафиолета нагревалась верхняя часть метанового слоя, этого не происходило, и концентрация кислорода в разных слоях не выравнивалась.

Хотя общепринятой датой кислородной катастрофы, когда в атмосфере резко возросло количество кислорода, считается период 2,3—2,4 миллиарда лет назад, недавно ученые обнаружили следы фотосинтетической активности микроорганизмов в породах возрастом 3,2 миллиарда лет. Таким образом, накопление кислорода в атмосфере могло начаться несколько раньше, чем принято считать.
Теги:

Читать еще на Чердаке: