Метеориты рассказали о неожиданном составе атмосферы на древней Земле

Метеориты, упавшие миллиарды лет назад, помогли понять, из чего состоял воздух до того, как жизнь насытила его кислородом. Результаты получились неожиданными.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале PNAS.

Геологи обычно определяют состав древней атмосферы по минералам, которые в тот момент находились на поверхности. Так было установлено, например, что кислород в воздухе начал накапливаться 2,5 миллиарда лет назад. Но из каких веществ состояла ранняя газовая оболочка Земли и каковы были их пропорции?

Данные об этом скудны и противоречивы. Но теперь учёные нашли новый источник информации о тех далёких временах.

"Это многообещающий новый инструмент для определения состава верхних слоёв атмосферы миллиарды лет назад", — говорит первый автор статьи Ребекка Пейн (Rebecca Payne) из Университета Пенсильвании.

Речь идёт о железных метеоритах размером не больше песчинок, упавших 2,7 миллиарда лет назад. При падении они нагревались из-за трения о воздух и, как показал химический анализ, подвергались окислению.

Микрофотография железного микрометеорита, упавшего 2,7 миллиарда лет назад.
Иллюстрация Andrew Tomkins.

Какой газ мог быть окислителем в бескислородную эпоху? Авторы нового исследования считают, что углекислый. По их расчётам, атмосфера в то время состояла из CO2 на 25-50%.

Но здесь возникает другая трудность. Такая огромная концентрация углекислого газа должна обеспечивать мощный парниковый эффект и, следовательно, тёплый климат. Однако геологические слои того времени несут следы оледенения.

Противоречие? Не обязательно. Учёные нашли неожиданное решение этой головоломки.

По их мнению, доля углекислого газа в воздухе была большой, но самого воздуха тогда было значительно меньше, чем сейчас. Поэтому в абсолютных цифрах количество CO2 в атмосфере было небольшим, и парниковый эффект получался более чем скромным.

Напомним, что атмосфера тех времён не содержала кислорода, ныне составляющего 23% от массы сухого воздуха (у поверхности Земли). Но отсутствие одного этого газа ещё не делает газовую оболочку настолько тонкой, как требуется по смелой гипотезе авторов. Приходится допустить, что в воздухе было значительно меньше азота, чем сейчас.

Впрочем, по словам авторов, есть и независимые данные, указывающие на низкое содержание азота в ту эпоху.