Maan ilmakehä 2,7 miljardia vuotta sitten oli mahdollisesti yli kaksi kolmasosaa hiilidioksidista. Löytö tehtiin tutkimuksen aikana siitä, kuinka muinainen ilmapiiri oli vuorovaikutuksessa taivaasta putoavien kosmisen pölyn hiukkasten kanssa.
Hiilidioksidirikas atmosfääri on saattanut luoda voimakkaan kasvihuoneilmiön, tutkijat ehdottavat. Tämä voisi tarjota vastauksen pitkäaikaiseen salaisuuteen, joka tunnetaan nimellä "Heikko nuoren auringon paradoksi": kuinka valtameret olisivat voineet pysyä nesteellisinä maapallolla, kun aurinko oli noin 30% himmeämpi kuin nyt.
Arviot ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta 2,5-4 miljardia vuotta sitten, vaihtelevat suuresti. "Nykyiset arviot kattavat noin kolme suuruusluokkaa: 10-1000 kertaa enemmän kuin nyt", sanoo astrobiologi Owen Lehmer Seattlessa sijaitsevasta Washingtonin yliopistosta. Siksi tutkijat yrittivät jollain tavoin vähentää leviämistä.
Vastaus tuli 59 mikrometeoriittia, jotka löydettiin 2,7 miljardia vuotta vanhasta kalkkikivestä Luoteis-Australian Pilbaran alueelta. Ne kuvailtiin ensimmäisen kerran vuonna 2016 tehdyssä tutkimuksessa ja ovat edelleen vanhimpia meteoriittien fossiileja, joita koskaan on löydetty.
Pienet rauta- ja nikkelikivipalat, jotka eivät olleet leveämpiä kuin hiukset, pyyhkivät muinaisen maan ilmakehän läpi ja putosivat mereen merenpohjaan. Siellä ne upposivat hitaasti kalkkikiveen.
Lyhyen lennon aikana ja osittain sulan tilansa vuoksi mikrometeoriitit aloittivat kemiallisen reaktion maan ilmakehän kanssa. Ilmakehän kaasu, olipa se sitten happi tai hiilidioksidi, hapettaa rautaa, sieppaamalla sen elektronit ja muuttamalla alkuperäiset mineraalit uusiksi.
Yli kymmenen mikrometeoriitin kemiallisiin analyyseihin perustuva vuoden 2016 tutkimus osoitti yllättäen happirikkaita ilmakehän yläkerroksia. Toisin sanoen 2,7 miljardia vuotta sitten happea oli 20%, kuten nykymaailmassa. Mutta tutkimuksen tulokset eivät tyydyttäneet monia tutkijoita, Lehmer sanoo:”On vaikea kuvitella tällaista ilmapiiriä. Mikä tahansa ilmapiiri, jonka näemme planeetoilla, on hyvin sekoitettu."
Siksi Lehmer ja hänen kollegansa tekivät uuden tutkimuksen ja yhdistivät meteoriittien hapettumisen hiilidioksidiin, ei happea. Molemmat kaasut voivat olla hapettavia aineita, vaikka vapaa happi reagoi paljon nopeammin kuin hiilidioksidiin sitoutunut happi. Jotta testata kuinka hyvin hiilidioksidi voi hapettaa nopeasti liikkuvia mikrometeoriitteja, ryhmä simuloi noin 15 000 bitin kosmisen pölyn putoamista ilmakehässä välillä 2 - 500 mikronia. Hiilidioksidipitoisuus vaihteli välillä 2 - 85% kokonaistilavuudesta.
Mainosvideo:
Ainakin 70-prosenttisen hiilidioksidin ilmakehä voisi hapettaa mikrometeoriitteja. Tämä johtopäätös on yhdenmukainen muiden muinaisten maaperien analysoinnin aikana saatujen tietojen kanssa.
Samanlainen ilmakehän koostumus, ja jopa lisäämällä metaania, voisi luoda lämpimän maailman, jossa valtameret eivät voisi jäätyä nuoresta kylmästä auringosta huolimatta.
Kirill Panov