Wczesna atmosfera Ziemi plus tlen

0

Astrobiolodzy i geolodzy w większości zgodnie przyjmowali, że atmosfera wczesnej Ziemi składała się przede wszystkim z metanu, tlenku węgla, siarkowodoru i amoniaku. Trzy z tych związków chemicznych (CO, H2S oraz NH3) byłyby zabójcze dla organizmów oddychających tlenem, stąd po 500 milionach lat od powstania Ziemi, wyklucza się ich istnienie. Jednakże najnowsze odkrycia stawiają tę teorię pod znakiem zapytania. Okazało się, że pół miliarda lat po powstaniu naszego globu, w jego atmosferze występował już tlen!

Według badań przeprowadzonych przez członków New York Center for Astrobiology z Rensselaer Polytechnic Institute, powietrze młodej Ziemi, przypominało swoim składem dzisiejszą mieszaninę gazów, którą oddychamy. Zawartość tlenu i jego związków była większa, niż wcześniej przypuszczano – w atmosferze znajdowała się najprawdopodobniej woda, dwutlenek węgla oraz tlenek siarki (IV).

W jaki sposób doszło do wysnucia tych zaskakujących wniosków? Większość naukowców zgadza się z tym, że jednym z głównych gazowych “zasilaczy” ziemskiego powietrza jest magma. Wiąże ona w sobie różne pierwiastki, a po wypłynięciu na powierzchnię, uwalnia je do atmosfery.

Idąc tym tropem, można założyć, że pierwsze pokłady tlenu także pochodziły ze skał magmowych. Sprawdzenie tej tezy jest możliwe – należy znaleźć tylko odpowiedni sposób. Badacze z Rensselaer Polytechnic Institute, w badaniach sponsorowanych przez NASA, odnaleźli go. Wykryli marker sprzężony z zawartością tlenu w magmie.

Przebadano skład cyrkonu, minerału zawartego w skałach magmowych, który może więzić w sobie różne pierwiastki. Jednym z nich jest cer, metal, lantanowiec. Jego zawartość w cyrkonie zmienia się, w zależności od natlenienia magmy. Naukowcy wytwarzali w laboratorium “sztuczną lawę” ze zmienną zawartością tlenu, chcąc się przekonać, czy będzie to miało wpływ na ilość uwięzionego ceru. Okazało się, że im wyższy poziom natlenienia magmy, tym więcej w powstałym cyrkonie znajdowało się ceru.

Wykorzystując wyniki badań laboratoryjnych w terenie, przy analizie ceru zawartego w naturalnym cyrkonie, otrzymuje się zaskakującą informację – w atmosferze wczesnej Ziemi znajdował się tlen!

Nie wpłynie to drastycznie na dzisiejsze teorie, zakładające, że ziemskie życie rozpoczęło swoją podróż od organizmów beztlenowych. „Brudne”, „bagienne” gazy, np.: metan, są znacznie lepszym podkładem dla powstania aminokwasów i DNA, będących budulcem organicznego życia, niż „czysty” tlen. Zwiększona zawartość tego pierwiastka w atmosferze młodej Ziemi, wzmaga jednak wymagania, jakim muszą podołać astrobiolodzy poszukujący początków życia oraz określający gazy będące jego markerami na odległych egzoplanetach. Dlatego odkrycie jest jednym z ważniejszych w ostatnim czasie w dziedzinie pochodzenia życia na Ziemi.

Źródła:

Rensselaer Polytechnic Institute (RPI): Setting the Stage for Life: Scientists Make Key Discovery About the Atmosphere of Early Earth

Nature: The oxidation state of Hadean magmas and implications for early Earth’s atmosphere

Share.

Comments are closed.