В течение периода истории Земли, примерно 2,5–4 миллиарда лет назад, наша планета была боксерской грушей для астероидов.
В то время, Земля была абсолютно забросана большими космическими камнями по сравнению с относительной тишиной нашего сегодняшнего существования. Эта активность могла бы привести к значительным изменениям химического состава атмосферы планеты, но масштаб и форму этих изменений, особенно влияние на уровень кислорода, было трудно определить количественно.
Теперь, исследование крошечных некогда расплавленных частиц в земной коре показало, что столкновений с астероидами было гораздо больше, чем мы думали, что могло задержать насыщение атмосферы кислородом.
Эти частицы называются ударными сферулами, и они создаются, когда астероид врезается в Землю, выделяя такое сильное тепло, что кора плавится и разбрызгивается в воздух. Когда материал оседает, охлаждается и затвердевает, он образует слой шариков в коре планеты.
В последние годы в буровых кернах и раскопках было обнаружено гораздо больше этих сферул, что, в свою очередь, означает, что частота столкновений с астероидами может быть в 10 раз выше, чем предполагали предыдущие анализы. Это оказало бы гораздо более значительное влияние на уровень кислорода на Земле, чем показывали предыдущие модели.
«Современные модели бомбардировки недооценивают количество слоев сферул позднего архея», - говорит геолог-планетолог Симоне Марчи из Юго-Западного научно-исследовательского института. «[Это говорит о том, что] поток ударных элементов в то время был в 10 раз выше, чем предполагалось ранее».
Вся эта дополнительная порода из космоса генерирует химический состав, который приводит к тому, что намного больше кислорода удерживается от атмосферы.
Как, когда и почему атмосфера Земли стала богатой кислородом, очень важно для нашего понимания обитаемости планеты. Большинство многоклеточных организмов на Земле не могут жить без кислорода; без него нас бы здесь, наверное, не было.
Однако по причинам, которые до конца не изучены, уровень кислорода не начал значительно повышаться во время того, что мы называем Кислородной революцией, до появления фотосинтезирующих цианобактерий на сцене 2,4 миллиарда лет назад.
Новый анализ команды показывает, что астероидная бомбардировка могла быть одним из действующих механизмов, предотвращающих повышение уровня кислорода. Поскольку космические камни неоднократно врезались в Землю, их ударные пары удалили бы ограниченное количество кислорода, присутствовавшего в ранней атмосфере.
«Бомбардировка в позднем архейском периоде объектами более 6 миль в диаметре произвела бы достаточно химически активных газов, чтобы полностью поглотить низкий уровень атмосферного кислорода», - сказала астроном и геолог Лаура Шефер из Стэнфордского университета.
«Эта закономерность согласуется с доказательствами так называемых «дуновений» кислорода, относительно резкого, но временного увеличения атмосферного кислорода, которое произошло около 2,5 миллиардов лет назад».
«Мы думаем, что дуновения прерывались ударами, удаляющими кислород из атмосферы. Это согласуется с большими ударами, зафиксированными с помощью слоев сферул в австралийских ущельях».
Исследование, проведенное под руководством SwRI, обновило модели бомбардировки, основанные на небольших сферических включениях, известных как ударные сферулы, которые находятся в нескольких тонких дискретных слоях земной коры, возраст которых варьируется от 2,4 до 3,5 миллиардов лет. Слои сферул, таких как тот, который показан на этом 5-сантиметровом образце возрастом 2,6 миллиарда лет из Австралии, являются маркерами древних столкновений. Фото: UCLA/Scott Hassler and Oberlin/Bruce Simonson
Новый анализ слоев сферул, проведенный командой, бросает вызов предыдущим моделям столкновений и увеличивает интенсивность столкновений, открыв, что астероид размером более 10 километров в поперечнике мог бы сталкиваться с Землей каждые 15 миллионов лет или около того.
Это может показаться нечастым, но с геологической точки зрения это очень много больших астероидов - и в 10 раз чаще, чем мы думали.
Затем моделирование показало кумулятивный эффект поглощения кислорода этими ударами. Только после того, как бомбардировка замедлилась, уровень кислорода начал повышаться, изменяя химический состав поверхности Земли и превращая планету в пригодный для жизни мир. Теперь исследователи считают, что это не случайно.
«Ударные пары вызывали эпизодический низкий уровень кислорода в течение значительных промежутков времени, предшествовавших событию Кислородной революции», - сказал Марчи.
«Со временем столкновения становились все менее частыми и слишком маленькими, чтобы иметь возможность значительно изменить уровень кислорода после Кислородной революции. Земля шла курсом на то, чтобы стать нынешней планетой».
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Источник: EurekAlert!
