Члени наукової групи Університету Монаша на тлі фотографії космічної сфери.
Вчені з Університету Монаша (Monash University) проаналізували хімічний склад шістдесяти мікрометеоритів віком близько 2,7 мільярдів років і дійшли висновку, що концентрація кисню в земній атмосфері архейського періоду була близькою до сучасної. Результати роботи, опубліковані в журналі Nature, кидають виклик загальноприйнятому погляду про те, що атмосфера ранньої Землі була бідна киснем.
Мікрометеорити - шматочки космічних тіл, що згоріли в земній атмосфері, розміром від 50 мікрометрів до 2 міліметрів. Вчені відібрали для дослідження зразки, витягнуті з вапняних відкладень в районі Пілбара в Західній Австралії. Всі вони виявилися космічними сферулами - частинками речовини, які повністю розплавилися при вході в атмосферу. Ці округлі крупинки вчені обстежили в Монаському центрі електронної мікроскопії та Австралійському синхротроні.
"Ми проаналізували зразки за допомогою надсучасних мікроскопів, і прийшли до висновку, що більшість мікрометеоритів були частинками металевого заліза - поширеного компонента метеоритів, - яке окислилося у верхніх шарах атмосфери. Це означає, що концентрація кисню в атмосфері була вищою, ніж очікувалося ", - повідомляє керівник наукової групи Ендрю Томкінс (Andrew Tomkins).
Раніше вважалося, що під час архейського періоду (від 4 до 2,5 мільярдів років тому) атмосфера Землі містила менш ніж 0,001% сучасного обсягу атмосферного кисню, і рівень O2 почав різко зростати тільки 2,4 мільярда років тому під час Великої Кисневої Катастрофи. Цей погляд має багато підтверджень, але всі вони отримані шляхом вивчення нижніх атмосферних шарів. Мікрометеорити плавляться протягом двох секунд і змінюють хімічний склад тільки у верхніх шарах - ось чому для дослідження атмосфери вчені використовували викопні сфери. Розроблена ними математична модель показала, що пояснити появу частинок такого складу можна тільки якщо допустити, що концентрація кисню у верхніх шарах атмосфери була близька до сучасної.
"Це стало для нас несподіванкою, тому що усталена точка зору свідчить, що 2,7 мільярдів років тому нижні шари земної атмосфери були бідні киснем. Як верхні шари атмосфери могли містити стільки кисню до появи фотосинтетичних організмів - загадка ", - говорить Метью Джендж (Matthew Genge), один з авторів дослідження.
Томкинс поясняет, что в архейском периоде Земля обладала слоистой атмосферой с минимальным вертикальным перемешиванием, а более высокий уровень кислорода в верхних слоях обусловлен разложением углекислого газа под воздействием ультрафіолета. Дослідники припускають, що верхні і нижні шари атмосфери розділяла метанова димка, яка поглинала УФ-випромінювання і створювала теплу зону, тим самим перешкоджаючи вертикальному перемішуванню.
Надалі вчені планують отримати мікрометеорити з цілого ряду порід, що охоплюють більше мільярда років історії Землі, щоб вивчити зміни хімічного складу і структури атмосфери в різні геологічні періоди.