Ученым удалось точно воссоздать атмосферу ранней Земли

Команда международных ученых во главе с исследователем ETH Паоло Сосси получила новое понимание атмосферы Земли 4,5 миллиарда лет назад. Полученные результаты могут пролить свет на тайны происхождения жизни на Земле.

Ученым удалось точно воссоздать атмосферу ранней Земли

Четыре с половиной миллиарда лет назад Землю было бы трудно узнать. Вместо лесов, гор и океанов, которые мы знаем сегодня, поверхность нашей планеты была полностью покрыта магмой — расплавленным скалистым материалом, который появляется при извержении вулканов. С этим согласны большинство ученых. Менее ясно то, какой была атмосфера в то время. Новые международные исследования, возглавляемые Паоло Сосси, старшим научным сотрудником ETH Zurich и NCCR PlanetS, направлены на раскрытие некоторых загадок первозданной атмосферы Земли. Результаты их исследований были опубликованы в журнале Science Advances.

Чтобы узнать о первозданной атмосфере Земли, которая сильно отличалась от нынешней, исследователи создали свою собственную магму в лаборатории. Они сделали это, смешав порошок, который соответствовал составу расплавленной мантии Земли, и нагрели его. То, что звучит просто, требовало последних технологических достижений, как отмечает сами авторы. Состав мантийного порошка затруднял плавление и требовались использовать очень высокие температуры близкие к 2000°C.

Ученым удалось точно воссоздать атмосферу ранней Земли

Источник: IPGP

Аэродинамическая левитационная печь с лазерным нагревом, которую группа ученых использовала в своих экспериментах.

Для этого требовалась специальная печь, которая нагревалась лазером и внутри которой исследователи могли левитировать магму, позволяя потокам газовых смесей течь вокруг нее. Эти газовые смеси были вероятными кандидатами в первобытную атмосферу, которая, как и 4,5 миллиарда лет назад, влияла на магму. Таким образом, с каждой смесью газов, обтекающей образец, магма оказывалась немного разной.

Ключевое отличие, которое искали ученые, заключалось в том, как окисляется железо в магме. Когда железо встречается с кислородом, оно окисляется и превращается в то, что мы обычно называем ржавчиной. Таким образом, когда газовая смесь, которую ученые продували над своей магмой, содержала много кислорода, железо внутри магмы становилось более окисленным.

Такой уровень окисления железа в остывшей магме дал Сосси и его коллегам то, что они могли сравнить с природными породами, которые составляют сегодняшнюю мантию Земли — так называемыми перидотитами. Окисление железа в этих породах до сих пор находится под влиянием первозданной атмосферы, запечатленной в них. Таким образом, сравнение природных перидотитов и перидотитов из лаборатории дало ученым ключ к разгадке того, какая из их газовых смесей наиболее близка к первозданной атмосфере Земли.

Ученым удалось точно воссоздать атмосферу ранней Земли

Источник: ETH Zurich

На этом крупном плане эксперимента показан образец горячей магмы, который окружен газом и поэтому находится в парящем состоянии. 

Исследователи обнаружили, что после охлаждения из состояния магмы молодая Земля имела слегка окисляющуюся атмосферу с углекислым газом в качестве основного компонента, а также азотом и небольшим количеством воды. Поверхностное давление также было намного выше, почти в сто раз больше, чем сегодня, и атмосфера была намного выше из-за горячей поверхности. Эти характеристики сделали ее более похожей на атмосферу сегодняшней Венеры, чем на сегодняшнюю Землю.

По словам Сосси и его коллег, из этого результата можно сделать два основных вывода: первый заключается в том, что Земля и Венера начинали с очень похожей атмосферой, но последняя потеряла воду из-за более близкой близости к Солнцу и связанных с этим более высоких температур. Земля, однако, хранила воду, прежде всего в форме океанов. Они поглощали большую часть CO2 из воздуха, тем самым значительно снижая его уровень.

Второй вывод заключается в том, что популярная теория возникновения жизни на Земле сейчас кажется гораздо менее вероятной. Этот так называемый «эксперимент Миллера-Юри», в котором удары молнии взаимодействуют с определенными газами (в частности, с аммиаком и метаном) с образованием аминокислот — строительных блоков жизни, — было бы трудно реализовать. Необходимых для этого газов просто не было.

Читайте также

Ядро Земли миллиарды лет отдает водород в мантию

Ядро Земли миллиарды лет отдает водород в мантию

Учёные опровергли 60-летнюю теорию о влиянии гравитации на квантовый мир

Учёные опровергли 60-летнюю теорию о влиянии гравитации на квантовый мир

Учёные выяснили, почему люди слышат музыку, которой на самом деле нет

Учёные выяснили, почему люди слышат музыку, которой на самом деле нет

ИИ открыл тайны британского мореплавания

ИИ открыл тайны британского мореплавания

Сахар в красном мясе повышает риск диабета на 63%

Сахар в красном мясе повышает риск диабета на 63%

Ежедневное употребление черники может влиять на настроение

Ежедневное употребление черники может влиять на настроение

Гигантская кувшинка Victoria colombiana видна из космоса из-за размера листьев

Гигантская кувшинка Victoria colombiana видна из космоса из-за размера листьев

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

ИИ научился прогнозировать выживаемость онкобольных по фотографии

ИИ научился прогнозировать выживаемость онкобольных по фотографии

Microsoft обвинили в превращении рабочего стола Windows 11 в рекламную площадку

Microsoft обвинили в превращении рабочего стола Windows 11 в рекламную площадку

Samsung может отказаться от быстрой памяти в Galaxy S27 Ultra из-за роста цен

Samsung может отказаться от быстрой памяти в Galaxy S27 Ultra из-за роста цен

Unitree представила UniUni — систему, которая позволяет управлять целой группой роботов с помощью ИИ

Unitree представила UniUni — систему, которая позволяет управлять целой группой роботов с помощью ИИ