Atmosfæren I Den Tidlige Jord Kan Have Været Halvt Så Tykk Som I Dag

{h1}

Tidlig jordens atmosfære kan have været halvt så tyk som den er i dag, foreslår ny forskning. Alligevel understøttede planeten sandsynligvis livet, sagde forskerne.

Bobler i den gamle australske lava afslører, at den tidlige Jordens atmosfære måske har været halvt så tyk som det er i dag, siger forskerne.

Resultaterne modsiger de årtier lange overbevisning om, at Jordens tidlige atmosfære var tyk og, hvis den blev bekræftet, ville udvide listen over de planeter, der kunne støtte livet, sagde forskerne i en ny undersøgelse. [I Fotos: Vandet Ocean Skjult Under Jordens Overflade]

Alligevel siger andre jordforskere, at kravet er helt sikkert kontroversielt.

"Her har du en ung jord med en atmosfære helt anderledes end i dag, og alligevel levede meget," fortæller forfatteren Sanjoy Som, direktør for Blue Marble Space Institute of Science, WordsSideKick.com i en email. På det tidspunkt, for 2,7 milliarder år siden, spredte jorden hurtigere, og den nyligt dannede maan rejste meget højere tidevand end jordens oplevelser i dag, sagde Som. Det kan også have været udsat for mere ultraviolet lys, da der endnu ikke var et ozonlag. "[Det] gør den tidlige jord den nærmeste ting, vi har til en beboet eksoplanet [en planet uden for vores solsystem]," tilføjede Som.

Holde jorden varm

Undersøgelsen er et af mange forsøg på at løse paradoksens "svage unge sol", som først blev rejst af astronomerne Carl Sagan og George Mullen i 1970'erne. Under dette paradoks siger astrofysiske modeller af solens udvikling, at vores værtsstjerne skulle have været svagere milliarder af år siden - så svagt, at jorden burde have været dækket af gletsjere. Noget var at holde Jorden varmere, og nyere undersøgelser pegede på en tyk nitrogenatmosfære med højere niveauer af vanddamp, kuldioxid, methan og andre drivhusgasser som muligt syndere. [I billeder: Verdens ældste levende ting]

Som og David Catling, professor i jord- og rumvidenskab ved University of Washington, foreslår en radikalt anderledes idé: For 2,7 milliarder år siden havde Jorden en tynd atmosfære, der stadigvæk hovedsageligt var nitrogen, og hvis pres højst var halvdelen af ​​Jordens nuværende tryk - svarende til trykket på omkring 17.000 fod (5.180 meter) over havets overflade.

En tyndere atmosfære ville normalt betyde en samlet koldere jord, siger forskerne, fordi gasser fælder varme og mere gas fælder mere varme. Men Som bemærkede, at det lavere tryk faktisk kunne have betydet en højere koncentration af drivhusgasser, fordi vandet på denne tidlige jord på grund af den tynde atmosfære ville have kogt lettere.

"Dette ville øge mængden af ​​vanddamp i luften, som er den stærkeste af drivhusgasserne," sagde Som. Al den vanddamp sammen med mere kuldioxid og metan ville have holdt jorden relativt balmy, foreslog forskerne.

Gamle lavabobler

Beviset for et så tyndt tæppe af luft på den tidlige Jorden kom fra gamle klipper i Australien. Som og hans team undersøgte boblerne fanget i klippen. Bobler i lava (eller anden væske) er forskellige størrelser afhængigt af trykket i omgivende luft. Derfor kan måling af boblernes volumen fortælle forskerne, hvad lufttrykket var, da væsken (i dette tilfælde lava) størkede. Den bobestørrelse, som Som og hans kolleger fandt, viste at atmosfæren 2,7 milliarder år siden var tyndere.

Gasbobler, der dannes som denne lava afkølet (på kysten af ​​Australiens Beasley-flod), for 2,7 milliarder år siden, kan afsløre trykket i den antikke atmosfære. (Bobler dukker op som hvide pletter.)

Gasbobler, der dannes som denne lava afkølet (på kysten af ​​Australiens Beasley-flod), for 2,7 milliarder år siden, kan afsløre trykket i den antikke atmosfære. (Bobler dukker op som hvide pletter.)

Kredit: Sanjoy Som / University of Washington

Lavan havde også lavetæer - små, kløbeformede former - med glasagtige bits på bunden. Disse indikerer normalt, at den smeltede sten strømmede ind i våde strandgrus - stærke tegn på, at de dannede sig på havniveau, sagde forskerne.

Det næste spørgsmål at svare på var, hvordan luften blev så tynd. Lige efter Jordens dannelse ville dens atmosfære stadig have været tykkere end den er i dag, siger forskerne. Det skyldes, at kvælstof kommer fra flere kilder, også fra atmosfæren selv og fra skorpe og mantel, som netop var blevet opvarmet af den virkning, der dannede månen og ville frigøre mange gasser. (Den samlede mængde kvælstof fra alle tre forbliver omtrent det samme over tid - forskellen er, hvilken form den er i.)

For at skabe denne tyndere atmosfære, måtte noget kvælstof ud af luften og lægge det et andet sted og låse det ind i kemiske forbindelser. "Vi synes, at biologi gjorde det," sagde Som.

De bakterielle livsformer, der opstod på jorden, ville have trukket kvælstof ud af luften og kombineret det med andre elementer for at skabe nye forbindelser, såsom ammonium, sagde forskerne. Livsformer gør det nu også - med undtagelse af ilt fra luften kan bakterier returnere nitrogen til atmosfæren, hvilket skaber en del af den moderne kvælstofcyklus.

Disse forbindelser, såsom ammonium (NH4-ioner), ville blive deponeret i ler i det blændende hav og blive båret tilbage i jorden, da tektoniske plader glidede under hinanden og tog deres kvælstof med dem, som sagt.

Hvordan fortykkede atmosfæren igen?

Efter den store oxygenation hændelse, der skete omkring 2,5 milliarder år siden, begyndte single-celled levende ting at udstede ilt som affald.

Som stiller to mulige mekanismer til rådighed for at sætte nitrogenet tilbage i luften som en gas på det tidspunkt.For det første vil iltåndende væsner frigøre nitrogen i reaktioner med ilt. (Dette sker i dag, og processen kaldes denitrifikation.) En anden mulighed er, at det kvælstof, der gik ind i Jordens mantel som ammonium, blev brudt ned i nitrogen (N2) igen, så vulkanerne kunne frigøre mere af det tilbage i atmosfæren over en periode på ca. 330 millioner år.

På trods af en mulig tynd atmosfære på tidlige Jorden fandt forskere et bevis for et cellet fotosyntetisk liv på bredden af ​​en stor sø, som det ses i denne 2,7 milliarder årige stromatolite fra Western Australia.

På trods af en mulig tynd atmosfære på tidlige Jorden fandt forskere et bevis for et cellet fotosyntetisk liv på bredden af ​​en stor sø, som det ses i denne 2,7 milliarder årige stromatolite fra Western Australia.

Kredit: Roger Buick / University of Washington

Derfor, da livet var på vej op på Jorden, kunne det klart gøre det med et bredere udvalg af lufttryk, end man troede var muligt, Som sagde. Forskningen peger også på tanken om, at lufttrykket på Jorden kunne have svinget meget mere over tid, end forskerne havde troet. Det betyder også, at hvis livet kunne gøre det her med en halv atmosfære eller mindre, kunne det gøre det andetsteds.

Livet på andre planeter

Sami Mikhail, assistent professor i geologi ved St. Andrews University i Skotland, som ikke var involveret i undersøgelsen, sagde arbejdet vil være kontroversielt. "Det er spændende, fordi resultatet virker robust," fortalte Mikhail WordsSideKick.com. Han har også lavet studier på Jordens tidlige atmosfære, og resultaterne fra disse undersøgelser pegede også på en tynd atmosfære på tidlige Jorden. "Hvis de har det rigtige, skal vi genoverveje, hvad vi ved om Jordens udvikling," sagde han. [7 teorier om livets oprindelse på jorden]

Mikhail sagde, at arbejdet udvider de slags verdener, som forskere mener, at livet kunne være muligt.

"Når vi kigger på [et eksoplanet] system med en jordlignende planet, kan vi finde nogle med tynde atmosfærer som dette," sagde han. "Dette betyder, at de kunne udvikle sig til jordens" milliarder år i fremtiden, tilføjede han.

Forskningen blev udgivet online den 9. maj i tidsskriftet Nature Geoscience.

Følg WordsSideKick.com på Twitter @wordssidekick. Vi er også på Facebook og Google+. Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: Hubble - 15 years of discovery.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com