Macchie di antichi spazi spaziali che sono andate alla deriva sulla Terra 2, 7 miliardi di anni fa stanno dando agli scienziati la loro prima occhiata alla composizione chimica dell'alta atmosfera del nostro giovane pianeta.
Contenuto relativo
- Gli Stargazers aiutano a rintracciare una meteorite appena caduta nell'Australia occidentale
- Tieni gli occhi al cielo per le meteore del Delta Aquarid questo mese
- Questa startup vuole aprire le Olimpiadi del 2020 con una pioggia di meteoriti artificiale
La ricerca suggerisce che l'antica atmosfera superiore della Terra contenesse circa la stessa quantità di ossigeno di oggi, circa il 20 percento. Ciò vola di fronte a ciò che gli scienziati avevano ipotizzato: poiché la bassa atmosfera della prima Terra era a basso contenuto di ossigeno, i ricercatori pensavano che l'atmosfera superiore fosse allo stesso modo priva del gas.
Gli scienziati affermano che i risultati, dettagliati nel numero di questa settimana della rivista Nature, aprono una nuova strada per indagare l'evoluzione atmosferica in tempi profondi e forniscono una nuova visione di come l'atmosfera terrestre si è evoluta nel suo stato attuale.
"L'atmosfera in evoluzione ha cambiato la chimica di una vasta gamma di processi geologici, alcuni dei quali sono responsabili della formazione di risorse minerali gigantesche", afferma l'autore principale dello studio Andrew Tomkins della Monash University di Melbourne, in Australia. Quindi questa ricerca "ci aiuta a pensare alla biosfera interazioni -idrosfera-geosfera e come sono cambiate nel tempo ", spiega.
Gli spaziati, o "micrometeoriti", utilizzati per lo studio sono stati recuperati da antichi campioni di calcare della regione di Pilbara nell'Australia occidentale. Le sferule cosmiche si sono sciolte dopo essere entrate nell'atmosfera terrestre ad altitudini da circa 50 a 60 miglia.
"Le persone hanno trovato micrometeoriti nelle rocce prima, ma nessuno aveva pensato di usarle per indagare sulla chimica dell'atmosfera", afferma Tomkins.
Mentre i piccoli oggetti si scioglievano e si riformavano in alto nell'atmosfera antica, reagivano con l'ossigeno nell'ambiente circostante e venivano trasformati. I ricercatori sono stati in grado di scrutare questi antichi micrometeoriti per vedere quali cambiamenti chimici hanno subito durante il loro viaggio attraverso l'atmosfera.
La regione di Pilbara nell'Australia occidentale, dove gli scienziati hanno trovato i micrometeoriti (SimonKr doo / iStock) Con l'aiuto di un microscopio, Tomkins e i suoi colleghi hanno scoperto che i micrometeoriti erano stati una volta particelle di ferro metallico che si erano trasformati in minerali di ossido di ferro dopo essere stati esposti all'ossigeno.
Gli scienziati sostengono che, affinché avvenga una tale trasformazione chimica, i livelli di ossigeno nell'atmosfera superiore della Terra durante l'Eone Archeano (da 3, 9 a 2, 5 miliardi di anni fa) devono essere stati molto più alti di quanto si pensasse in precedenza.
I calcoli eseguiti dal coautore dello studio Matthew Genge, un esperto di polvere cosmica all'Imperial College di Londra, suggeriscono che la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera superiore dovrebbe essere di circa il 20 percento - o vicino ai livelli dei giorni moderni - per spiegare le osservazioni.
"Penso che sia davvero eccitante che abbiano un modo per testare la composizione atmosferica [superiore] attraverso questi micrometeoriti", afferma Jim Kasting, un geoscienziato della Pennsylvania State University che non era coinvolto nello studio.
Tomkins e il suo team pensano che i loro nuovi risultati possano supportare un'idea proposta da Kasting e altri che l'atmosfera terrestre durante gli Archean era accatastata, con le atmosfere inferiore e superiore separate da uno strato intermedio sfumato. Quello strato sarebbe stato composto dal gas metano della serra - prodotto in grandi quantità dai primi organismi produttori di metano, chiamati "metanogeni".
Il metano avrebbe assorbito la luce ultravioletta e rilasciato calore per creare una zona calda che ha bloccato la miscelazione verticale di diversi strati atmosferici.
Secondo questo scenario, lo strato di foschia avrebbe inibito la miscelazione verticale fino al "grande evento di ossidazione" 2, 4 miliardi di anni fa, quando i cianobatteri fotosintetizzanti producevano ossigeno in quantità sufficienti a dissipare il metano.
"L'ossigeno e il metano non vanno bene insieme, quindi questo aumento di ossigeno avrebbe alla fine reagito il metano fuori dal sistema", afferma Tomkins. "La rimozione del metano consentirebbe una miscelazione più efficace delle atmosfere superiore e inferiore".
Tomkins ha sottolineato, tuttavia, che questa ipotesi deve ancora essere verificata e ha in programma di collaborare con Kasting per sviluppare modelli di computer per simulare il mixaggio verticale in atmosfere con diverse composizioni.
"Abbiamo prelevato un campione dell'atmosfera superiore in un solo punto nel tempo", afferma Tomkins. "Il prossimo passo è quello di estrarre micrometeoriti dalle rocce che coprono un ampio intervallo di tempo geologico e di guardare a grandi cambiamenti nella chimica della parte superiore dell'atmosfera".
Ulteriori informazioni su questa ricerca e altro presso l'Osservatorio Deep Carbon.
