Flekter med eldgamle avstander som drev til jorden for 2, 7 milliarder år siden, gir forskere sitt første glimt inn i den kjemiske sammensetningen av den øvre planetens øvre atmosfære.
Relatert innhold
- Stargazers hjelper til med å spore opp en fersk falt meteoritt i Vest-Australia
- Hold øynene opp for himmelen for Delta Aquarid Meteors denne måneden
- Denne oppstarten ønsker å åpne OL i 2020 med en menneskeskapt meteordusj
Forskningen antyder at jordas gamle øvre atmosfære inneholdt omtrent den samme mengden oksygen som den gjør i dag, omtrent 20 prosent. Det flyr i møte med det forskerne hadde antatt: Siden den nedre atmosfæren på den tidlige jorda var lite oksygen, trodde forskere den øvre atmosfæren var på samme måte blottet for gassen.
Forskere sier at funnene, som er detaljert i denne ukens utgave av tidsskriftet Nature, åpner en ny aveny for å undersøke atmosfærisk evolusjon på dyp tid og gir ny innsikt i hvordan jordas atmosfære utviklet seg til sin nåværende tilstand.
"Den utviklende atmosfæren forandret kjemien i et stort utvalg av geologiske prosesser, hvorav noen er ansvarlige for å danne gigantiske mineralressurser, " sier hovedstudieforfatter Andrew Tomkins fra Monash University i Melbourne, Australia. Så denne forskningen "hjelper oss med å tenke på biosfæren -virksomhets-geosfære interaksjoner og hvordan de har endret seg over tid, forklarer han.
Avstanden, eller "mikrometeoritter", som ble brukt til studien, ble utvunnet fra gamle kalksteinsprøver fra Pilbara-regionen i Vest-Australia. De kosmiske kulene smeltet etter å ha kommet inn i jordas atmosfære i høyder fra 50 til 60 mil.
"Folk har funnet mikrometeoritter i bergarter før, men ingen hadde tenkt å bruke dem til å undersøke atmosfærisk kjemi, " sier Tomkins.
Da de bittesmå gjenstandene smeltet og reformert høyt oppe i den gamle atmosfæren, reagerte de med oksygenet i omgivelsene og ble transformert. Forskerne klarte å kikke seg inn i disse eldgamle mikrometeorittene for å se hvilke kjemiske endringer de hadde gjennomgått i løpet av sin tur gjennom atmosfæren.
Pilbara-regionen i Vest-Australia, der forskerne fant mikrometeorittene (SimonKr doo / iStock) Ved hjelp av et mikroskop fant Tomkins og kollegene at mikrometeorittene en gang hadde vært partikler av metallisk jern som hadde blitt til jernoksydmineraler etter å ha blitt utsatt for oksygen.
Forskerne hevder at for at en slik kjemisk transformasjon skal skje, må oksygennivåene i jordens øvre atmosfære under den arkeiske Eon (for 3, 9 til 2, 5 milliarder år siden) ha vært mye høyere enn tidligere antatt.
Beregninger utført av studiemedlem Matthew Genge, en kosmisk støvekspert ved Imperial College London, antyder at oksygenkonsentrasjonen i den øvre atmosfæren vil trenge å være omtrent 20 prosent - eller nær dagens nivå - for å forklare observasjonene.
"Jeg synes det er veldig spennende at de muligens har en måte å teste [øvre] atmosfærisk sammensetning gjennom disse mikrometeorittene, " sier Jim Kasting, en geofysiolog ved Pennsylvania State University som ikke var involvert i studien.
Tomkins og teamet hans tror de nye resultatene deres kunne støtte en ide foreslått av Kasting og andre om at Jordens atmosfære under det arkeiske ble stablet, med den nedre og øvre atmosfære atskilt av et disig midtlag. Dette laget ville ha vært sammensatt av klimagassmetan - produsert i store mengder av tidlige metanproduserende organismer, kalt "metanogener."
Metan ville ha absorbert ultrafiolett lys og frigjort varme for å skape en varm sone som blokkerte den vertikale blandingen av forskjellige atmosfæriske lag.
I følge dette scenariet ville dislaget ha hemmet vertikal blanding frem til den "store oksidasjonshendelsen" for 2, 4 milliarder år siden, da fotosyntetiserende cyanobakterier produserte oksygen i store nok mengder til at den kunne fjerne metan.
"Oksygen og metan går ikke bra sammen, så denne økningen i oksygen ville til slutt reagert metanen ut av systemet, " sier Tomkins. "Fjerning av metan ville gi mer effektiv blanding av øvre og nedre atmosfære."
Tomkins understreket imidlertid at denne hypotesen fortsatt må testes, og han har planer om å slå seg sammen med Kasting for å utvikle datamodeller for å simulere vertikal blanding i atmosfærer med forskjellige komposisjoner.
"Vi har tatt et utvalg av den øvre atmosfæren på et enkelt tidspunkt, " sier Tomkins. "Neste trinn er å trekke ut mikrometeoritter fra bergarter som dekker et bredt spekter av geologisk tid, og å se på brede endringer i kjemien i den øvre atmosfæren."
Lær mer om denne forskningen og mer på Deep Carbon Observatory.
