Учёные из Университета Монаша (Monash University) проанализировали химический состав шестидесяти микрометеоритов возрастом около 2,7 миллиардов лет и пришли к выводу, что концентрация кислорода в земной атмосфере архейского периода была близка к современной. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature, бросают вызов общепринятой точке зрения о том, что атмосфера ранней Земли была бедна кислородом.
Микрометеориты — кусочки космических тел, сгоревших в земной атмосфере, размером от 50 микрометров до 2 миллиметров. Учёные отобрали для исследования образцы, извлечённые из известковых отложений в районе Пилбара в Западной Австралии. Все они оказались космическими сферулами — частицами вещества, которые полностью расплавились при входе в атмосферу. Эти округлые крупинки учёные обследовали в Монашском центре электронной микроскопии и Австралийском синхротроне.
«Мы проанализировали образцы с помощью сверхсовременных микроскопов, и пришли к выводу, что большинство микрометеоритов были частицами металлического железа — распространённого компонента метеоритов, — которое окислилось в верхних слоях атмосферы. Это означает, что концентрация кислорода в атмосфере была выше, чем ожидалось», — сообщает руководитель научной группы Эндрю Томкинс (Andrew Tomkins).
Ранее считалось, что во время архейского периода (от 4 до 2,5 миллиардов лет назад) атмосфера Земли содержала менее 0,001% современного объёма атмосферного кислорода, и уровень O2 начал резко расти только 2,4 миллиарда лет назад во время Великой Кислородной Катастрофы. Этой точке зрения есть множество подтверждений, однако все они получены путём изучения нижних атмосферных слоёв. Микрометеориты плавятся в течение двух секунд и меняют химический состав только в верхних слоях — вот почему для исследования атмосферы учёные использовали ископаемые сферулы. Разработанная ими математическая модель показала, что объяснить появление частиц такого состава можно только если допустить, что концентрация кислорода в верхних слоях атмосферы была близка к современной.
«Это стало для нас неожиданностью, потому что устоявшаяся точка зрения гласит, что 2,7 миллиардов лет назад нижние слои земной атмосферы были бедны кислородом. Как верхние слои атмосферы могли содержать столько кислорода до появления фотосинтетических организмов — загадка», — говорит Мэтью Джендж (Matthew Genge), один из авторов исследования.
Томкинс объясняет, 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 ультрафиолета. Исследователи предполагают, что верхние и нижние слои атмосферы разделяла метановая дымка, которая поглощала УФ-излучение и создавала тёплую зону, тем самым препятствуя вертикальному перемешиванию.
В дальнейшем учёные планируют получить микрометеориты из целого ряда пород, охватывающих более миллиарда лет истории Земли, чтобы изучить изменения химического состава и структуры атмосферы в разные геологические периоды.
