古代陨石显示,早期地球大气层的二氧化碳含量可能比现在多1000倍

时间:2020-02-19 17:58 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

古代陨石显示,早期地球大气层的二氧化碳含量可能比现在多1000倍

地球偶尔会受到大陨石的撞击。但每一天,我们的星球都被太空尘埃、聚集在地球表面的微陨石撞击。

华盛顿大学的一个研究小组观察了这些小陨石的非常古老的样本,以表明这些颗粒可能在它们到地球的旅程中与二氧化碳发生了反应。之前的研究表明,陨石遇到了氧气,这与地球早期大气几乎没有氧气的理论和证据相矛盾。这项新研究发表在本周的开放获取期刊《科学进展》(Science Advances)上。

“我们发现这些微陨石遇到的大气中二氧化碳含量很高,这与早期地球大气的样子一致。”第一作者欧文·莱默说,他是华盛顿大学地球与空间科学专业的博士生。

这些是已知最古老的微陨石,已有27亿年的历史。它们被收集在西澳大利亚皮尔巴拉地区的石灰岩中,并在太古宙期间坠落,当时的太阳比现在弱。发现这些样本的研究团队在2016年发表的一篇论文表明,这些样本在坠落地球时显示了大气中存在氧气的证据。

这种解释与我们目前对地球早期的理解相矛盾,早期的理解是,氧气在“大氧化事件”期间上升,大约5亿年后。

了解早期地球的情况不仅对了解我们星球的历史和生命出现的条件很重要。它还可以帮助寻找其他行星上的生命。

“生命形成于38亿年前,生命是如何形成的是一个悬而未决的大问题。最重要的方面之一是大气是由什么构成的那里的气候怎么样?”黄土说。

这项新研究重新审视了27亿年前这些微陨石是如何与大气相互作用的。沙粒大小的沙粒以每秒20公里的速度冲向地球。对于今天的厚度类似的大气,金属珠会在海拔约80公里处熔化,熔化的外层铁暴露在大气中时就会氧化。几秒钟后,微陨石又变硬了。这些样本将保持完整,尤其是在沉积岩岩层的保护下。

之前的文章将表面的氧化解释为铁水遇到了分子氧的迹象。这项新的研究使用模型来询问二氧化碳是否可以提供氧气来产生同样的结果。计算机模拟发现,由6%到70%以上的二氧化碳组成的大气可能产生了在样本中看到的效果。

“古代微陨石的氧化量表明,早期大气中二氧化碳含量非常丰富,”华盛顿大学地球和空间科学教授大卫·卡特林说。

相比之下,如今二氧化碳的浓度正在上升,目前约为415 ppm,即大气成分的0.0415%。

高水平的二氧化碳,一种吸热的温室气体,将抵消太古宙期间太阳较弱的输出。了解大气中二氧化碳的准确浓度,可以帮助我们确定当时海洋的气温和酸度。

作者写道,更多的古代微陨石样本可能有助于缩小可能的二氧化碳浓度范围。在其他时间掉落的颗粒也可以帮助追溯地球大气的历史。

由于这些富含铁的微陨石在接触二氧化碳或氧气时会氧化,而且这些微小的颗粒可能在整个地球的历史中都被保存下来,因此它们可以作为大气成分历史的一个非常有趣的代表。黄土说。

参考文献:“从27亿年前的大气二氧化碳水平推断出的微陨石氧化”O. R. Lehmer, D. C. Catling, R. Buick, D. E. Brownlee和S. Newport, 2020年1月22日,科学进步。

DOI: 10.1126 / sciadv.aay4644 

其他合著者还有华盛顿大学天文学名誉教授唐纳德·布朗利(Donald Brownlee);罗杰·别克,华盛顿大学地球与空间科学教授;萨拉·纽波特,前华盛顿大学本科生,现就读于罗格斯大学。这项研究是由美国国家航空航天局、华盛顿大学天体生物学项目、华盛顿大学虚拟行星实验室和西蒙斯基金会关于生命起源的合作资助的。

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