Космос

Один из микрометеоритов возрастом 2,7 млрд лет
Один из микрометеоритов возрастом 2,7 млрд лет
Andrew Tomkins

Микрометеориты и жизнь на Земле

Как микрометеориты помогают понять историю Земли

Анастасия Лебедева

О метеоритах, размер которых не превышает 50 миллионных частей метра, и о том, как эти крошечные «гости из космоса» помогают понять историю развития Земли, рассказывает отдел науки «Газеты.Ru».

Австралийские палеоархеологи изучили химический состав 60 древнейших ископаемых микрометеоритов, возраст которых составляет около 2,7 млрд лет (архейский период), и обнаружили, что они могли быть обогащены кислородом в верхних слоях атмосферы в архейскую эру от 3,9 до 2,5 млрд лет назад. Исследование было опубликовано в последнем номере журнала Nature.

Микрометеориты являются уцелевшими кусочками метеоритов, однако их размер существенно отличается от тех метеоритов, что мы привыкли видеть в музеях или по телевизору, —

диаметр этих крошечных гостей из космоса составляет от 8,6 до 50 микрометров (один микрометр равен одной миллионной доле метра).

Отобранные для исследования микрометеориты представляют собой сферулы — округлые образцы, расплавившиеся при прохождении атмосферы Земли. Предполагается, что процесс плавления пескообразных частиц происходит на высоте от 75 до 90 км при условии, что плотность атмосферы точно такая же, как в наши дни.

На образцах отчетливо видны следы окислительных процессов. Сферулы, датированные археем, похожи на сферулы, образовавшиеся в результате падения метеорита Чиксулуб, вероятно, погубившего динозавров. До 90% современных микрометеоритов диаметром 100 микрометров полностью расплавляется, поэтому ученые предположили, что

ископаемые микрометеориты, добытые в осадочных породах, несут в себе информацию о химическом составе верхних слоев атмосферы Земли.

Ранее ученые полагали, что в течение всего архея концентрация кислорода в атмосфере была крайне низкой, а возросла уже около 2,5 млрд лет назад. В ранней атмосфере Земли содержалось не более 0,001% от современного объема атмосферного кислорода, и почти весь он был предположительно сосредоточен в нижних слоях атмосферы. Доказательством низкой концентрации кислорода в приземных слоях атмосферы являются находки обломочного пирита и уранинита в древних отложениях, образовавшиеся в результате процессов выветривания горных пород суши.

Однако количество газа, содержащегося в верхних слоях атмосферы — в мезосфере, до недавнего времени проверить было невозможно.

Эндрю Томкинс и его коллеги из Университета Монаша в Мельбурне, Университетского колледжа в Лондоне и специалисты, работающие на Австралийском синхротроне, извлекли и исследовали около 60 образцов окаменелых микрометеоритов из известняковых осадочных пород в австралийском регионе Пилбара. Перед ними стояла задача понять, как именно произошло окисление микрометеоритов. Исследователи выдвинули гипотезу, что концентрация кислорода в верхних слоях атмосферы в архейскую эру была схожей с современными условиями.

Среди отобранных для анализа образцов бóльшая часть окисленных микрометеоритов представляет собой магнитные железняки (Fe3O4), а их морфология указывает на быстрое охлаждение. Другие образцы являются вюститами (монооксид железа FeO). Для того чтобы получить эти образцы, палеоархеологи достали породу с глубины 30–50 м с территории, практически не подвергавшейся деформации с длительным осадконакоплением. К тому же известняк легко растворяется кислотой, и это позволило извлечь из него относительно крупные образцы микрометеоритов.

Доктор Томкинс прокомментировал: «С помощью передовых микроскопов мы обнаружили, что бóльшая часть микрометеоритов содержали частички железа и в верхних слоях атмосферы они окислились.

Это указывает на то, что содержание кислорода в мезосфере было выше, чем ожидалось. Возможно, в рассматриваемый промежуток времени у Земли была слоистая атмосфера с минимальным вертикальным перемешиванием.

Средний слой представлен метановой дымкой, которая поглощает УФ-излучение и выделяет тепло, что, в свою очередь, препятствует перемешиванию воздушных масс».

До текущего исследования химический состав верхних слоев ранней атмосферы Земли был неизвестен. В дальнейшем будущем полученные результаты могут помочь ученым в поиске живых организмов в космосе и продвинуться в понимании истории происхождения планеты, ее атмосферы, оксигенации и возникновения углеродных форм жизни.

Ранее ученые из Университетского колледжа Лондона уже изучали эволюцию оксигенации Земли и предположили, что в период 770–20 млн лет назад общее содержание кислорода резко выросло с 1 до 10%. В эту эпоху значительно увеличилась популяция планктона, который после гибели становится донными отложениями с высоким содержанием углерода, а последующее изменение в содержании углерода оказало колоссальное влияние на климатические условия Земли. Это поспособствовало резкому развитию сложных форм жизни и появлению многоклеточных организмов. Подробно с исследованием можно ознакомиться в журнале Nature Communications.