2020-11-29 20:01

Молодая Земля с её атмосферой была больше похожа на Венеру, чем на себя сейчас

Группа международных исследователей представила новое понимание атмосферы Земли 4,5 миллиарда лет назад. Их работа может поменять представление ученых о происхождении жизни на Земле.

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.

Аэродинамическая левитационная печь с лазерным нагревом, которую группа Сосси использовала в своих экспериментах. Фото: IPGP

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.

На этом крупном плане эксперимента показан образец горячей магмы, который окружен газом и поэтому находится во взвешенном состоянии. Фото: П. Сосси / ETH Zurich.

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 CO? 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.

Источник: hightech.fm

Вернуться к списку новостей