Геолог Роджер Бьюик (Roger Buick) и его коллеги из университета Вашигтона в Сиэтле (США) установили, что атмосфера Земли 2,7 миллиарда лет назад была от половины до двух третей раз тоньше, чем сегодня. Это открытие может заставить ученых пересмотреть почти все, что они знают о ранней атмосфере Земли, от азотфиксирующих циклов до того, каким образом молодая планета начала накапливать достаточно тепла, чтобы дать начало жизни. О результатах исследования рассказывает Science.
«Воздух древности» исследователи начали искать еще десять лет назад, в области Пилбара в Западной Австралии. Им нужны были древние отложения базальта. В общем процесс выглядел так: лава вступала в реакцию с морской водой (это, кстати, указывает, что извержения вулканов происходили недалеко от моря). По ходу дела в лаве оставались пузырьки древней атмосферы Земли, и поскольку лава быстро остывает, там они и остаются до сего дня. Похоже на газировку, как сказал Роджер Бьюик.
Из всего переработанного материала только три плиты годились для проведения научного эксперимента. Команда нуждалась в образцах, которые не были бы размыты в верхней части и чтобы на них не было отложений свежей лавы. Путем измерения размера пузырьков в верхних и нижних слоях геологических отложений ученые сделали выводы относительно древнего атмосферного давления. Ученые с удивлением обнаружили, его уровень был значительно ниже.
Разгадку этой ситуации может дать азот. Сегодня азот преобладает в атмосфере Земли — на его долю приходится около четырех пятых нашей атмосферы, а оставшуюся часть составляет кислород. Во время базальтовых извержений не было ни одного свободного кислорода в атмосфере, поскольку цианобактерии не испускали еще этот газ в атмосферу. Это обстоятельство может объяснить некоторые различия.
Содержание азота в воздухе в ту далекую эпоху тоже было ниже, по сравнению с сегодняшним днем. Хотя азот, как представляется, чрезвычайно инертен, жизнь сегодня упорно трудится, чтобы поймать этот важный для жизни элемент, используя биофиксацию. Бактерии и фитопланктон усваивают десятки миллионов тонн азота из атмосферы каждый год. И каждый год равное количество возвращается в воздух усилиями других биологических и геологических процессов. Поскольку цикл сбалансирован, уровень чистого азота в атмосфере остается неизменным.
На протяжении сотен миллионов лет, жизнь постепенно трансформирует атмосферу путем удаления азота. Это влияние было ослаблено только тогда, когда произошел поворот в сторону оксигенации около 2,4 млрд лет назад.
Понижение уровня азота уменьшило парниковый эффект, образовывавшийся благодаря наличию этого газа в атмосфере. Во многом благодаря этому эффекту Земля смогла пережить время слабой солнечной активности, никогда не доходя до точки замерзания, хотя недавние исследования показали, что содержание газов, обеспечивающих парниковый эффект (e.g. углекислого газа и метана), в ранние периоды развития планеты было недостаточным.
В 2009 году Колин Голдблатт (Colin Goldblatt), атмосферный химик из Университета Виктории в Канаде, предложил выход. Его расчеты показали, что в атмосфере с высоким содержанием азота эффект парниковых газов мог быть усилен, что помогло удержать достаточное количество тепла, чтобы предотвратить замерзание планеты. Однако он признает, что новые результаты, если они будут подтверждены, отменяют этот вывод, поскольку при таком низком атмосферном давлении это попросту невозможно.
Ученые ищут новые доказательства своего вывода в Южной Африке.
Источник: http://scientificrussia.ru/news/atmosfera-zemli-byla-bolee-razrezhennoj