Стародавня Земля мала два шари атмосфери

Група вчених з Великобританії і Австралії визначила, що 2,7 мільярда років тому структура земної газової оболонки була іншою – планета мала два шари атмосфери, але вони мали різний хімічний склад.

Вчені встановили, що всупереч загальноприйнятій думці вільний кисень в атмосфері Землі був ще до Великої кисневої катастрофи, що сталася 2,4 мільярда років тому. Більш того, в верхніх шарах атмосфери його було не менше, ніж сьогодні. У той же час у поверхні планети кисень дійсно був відсутній. Все це означає, що, по суті, на одній планеті існували дві атмосфери, що перемішуються, (одна над іншою) з різним хімічним складом.

Існує безліч надійних ознак відсутності кисню в приземних шарах того часу: в геологічних відкладеннях знаходять неокислені з’єднання заліза, зате не знаходять окислених, як і взагалі будь-яких слідів процесів, характерних для кисневої атмосфери. Все це давно привело наукове співтовариство до консенсусу: до кисневої катастрофи (2,4 мільярда років тому) цього газу в атмосфері Землі було в сотні або навіть тисячі разів менше, ніж сьогодні.

Автори дослідження знайшли ще один спосіб перевірити вміст кисню в атмосфері древньої Землі. Для цього вони взяли вапняки з регіону Пілбара в Австралії, де збереглися найдавніші осадові породи планети. У таких вапняках часто зберігаються мікрометеорити або сферули. Це застиглі краплі розплаву метеоритної або астероїдної маси, свого роду метеоритні бризки. Дослідники вивчили хімічний склад таких сферул і показали, що вони демонструють чіткі сліди сильного окислення при нагріванні. Залізо в них перетворилося у вюстит, що служить надійною ознакою його розплавлення в кисневій атмосфері. За розрахунками, концентрація даного газу там така ж, як якщо б ці сферули утворилися в атмосфері з сучасним змістом кисню.

На перший погляд неможлива наявність двох надійних комплексів свідоцтв, відповідно до одного з яких кисню в повітрі не було, в той час як згідно з іншим він був. Однак вчені запропонували свій варіант, що пояснює цю загадку. На їхню думку, газова оболонка планети в ту пору була чимось на зразок матрьошки. Мікрометеорити окислялись при падінні через верхні шари атмосфери (вище 75 кілометрів). У той же час, дані по відсутності слідів кисню в геологічних відкладеннях ґрунтуються на аналізі складу порід, які перебували на рівні моря. Якщо припустити, що цей газ був присутній лише у верхніх шарах, але був відсутній в нижніх, все стає логічним.

Щоправда, така теорія породжує іншу загадку. Зараз газова оболонка Землі має близький хімічний склад і в верхніх, і в нижніх шарах. Чому 2,7 мільярда років ці шари практично не перемішувалися – велике питання. Існуючі моделі циркуляції атмосфери такого не передбачають (їх розробникам подібний варіант просто не приходив в голову), а значить, потрібно розробити якісь інші моделі такого роду.