Podgrzewane laserem kule lawy dają wgląd we wczesną atmosferę Ziemi

Kiedyś ta hucząca kula, która jest naszym domem, była niegościnną kulą stopionej lawy. Katastrofalna kolizja, która miała miejsce około 4,5 miliarda lat temu, wysadziła w powietrze to, co kiedyś było wczesną ziemską atmosferą w kosmosie, ukształtowała nasz księżyc i przez jakiś czas stopiła całą naszą planetę.

To, jak nasza obecna atmosfera różni się od wszystkiego innego w naszym Układzie Słonecznym, zawsze pozostawało tajemnicą. Niektórzy spekulowali, że jest to spowodowane istnieniem odrębnego, elementarnego składu Ziemi, być może dlatego, że niektóre części embrionów planet wewnętrznych pochodziły z zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego. Inni uważają, że późniejszy rozwój Ziemi pozwolił jej na utworzenie atmosfery, która mogłaby dać początek życiu.

Naukowcy wykorzystali teraz reakcje chemiczne zarejestrowane w starożytnych skałach i kulach lawy, szybujących w laboratorium, aby stworzyć najbliższe wcielenia naszej atmosfery.

Atmosfera naszych planetarnych sąsiadów jest bogata w dwutlenek węgla (CO2) z rozpylonym azotem (N2), który bardzo różni się od powietrza zdominowanego przez azot i tlen (N2-O2), które ma 4,54 miliarda lat, pomimo wszystkich planet znajdujących się wewnątrz formularz w ten sam sposób.

Zespół naukowców pod kierownictwem geochemika Paolo Souci z Zurychu odtworzył w laboratorium kule stopionej lawy – wczesnej małej Ziemi – ze zwykłych skał płaszczowych zwanych Oliwin. Unieśli te kule lawy w różnych strumieniach gazów chemicznych, które mogła kiedyś uformować ziemska atmosfera.

„Cztery i pół miliarda lat temu magma – stopiona skała, która teraz znajduje się pod skorupą ziemską – nieustannie wymieniała gazy z atmosferą nad nią”, Susi wyjaśnił. „Wpływ powietrza i magmy na siebie nawzajem. Możesz więc rozpoznać jedno po drugim”.

Po tym, jak zespół laserowy ogrzał miniaturową Ziemię w swoich strumieniach różnych gazów „atmosfery” do stopionej lawy o temperaturze około 2000 ° C (3632 ° F), szybko ją ochłodzili. Powstałe w ten sposób szklane kule wielkości kulek ustanowiły zapis „atmosfery”, w której się znajdowali, podobnie jak płaszcz Ziemi dawno temu.

Żelazo w różny sposób wiąże się z tlenem w zależności od stężenia na niego narażenia. Gdy nie ma dużo tlenu, wiązać będzie jeden atom żelaza z jednym atomem tlenu, ale gdy jest dużo tlenu, będzie on wiązał się w stosunku 2: 3. Porównując ich eksperymenty z rzeczywistymi próbkami skał, które powstały na Ziemi wcześnie , Podsumował Susi. Jego koledzy sugerują, że stopione oceany Ziemi emitują z wczesnej atmosfery naszej planety dwutlenek węgla i tlenek azotu.

„Kiedy masz atmosferę, która powstaje z magmy w prawidłowym stopniu utlenienia, po ochłodzeniu uzyskujesz atmosferę składającą się z około 97% dwutlenku węgla i 3% azotu, co stanowi ten sam procent, który jest obecnie w Wenus I MarsSusie wyjaśnił.

Aminokwasy, z których składa się życie, nie utworzą się łatwo w tej mieszaninie substancji chemicznych w atmosferze.

Ale potem, w przeciwieństwie do sąsiednich planet, Ziemia stała się światem wodnym.

Wodę kwiatową zważono Prawie całkowicie zagubiony Podczas swojej wczesnej ewolucji, dzięki bliskości słońca, woda Marsa również była Możliwe, że są uwięzione w czapach lodowych Zanim planeta miała 3,8 miliarda lat, ponieważ była tak daleko.

„Długotrwała obecność wód powierzchniowych na Ziemi jest kluczem do późniejszego rozwoju atmosfery”. Zespół napisał w swoim artykule.

Podejrzewają, że ten ocean słonej wody wydobył dwutlenek węgla z atmosfery, umożliwiając tektonice płyt naszej planecie trawienie go i osadzanie w skorupie i płaszczu ziemskim. Masa Ziemi i idealne położenie dalej od Słońca pozwoliły naszej planecie na zatrzymywanie wody w stanie ciekłym wystarczająco długo, aby zmienić całą atmosferę. Zaczęło się raczej od ziemi Burzliwy związek z tlenem Atmosfera utorowała drogę do życia.

Ich badania zostały opublikowane w Postęp naukowy.