Naukowcy dowiedzieli się więcej o tym, jakie było prehistoryczne powietrze

Badacze odkryli starożytne kryształki soli, w których zostało uwięzione prehistoryczne powietrze, sprzed ponad 1,4 miliarda lat. Jego analizy pomogą lepiej zrozumieć jakie warunki panowały na młodej Ziemi.

Jak opisują geolodzy, ponad miliard lat temu, w płytkiej kotlinie położonej na terenie dzisiejszego północnego Ontario, subtropikalne jezioro wyparowało pod wpływem Słońca, pozostawiając po sobie kryształy halitu, czyli soli kamiennej. Ówczesny świat różnił się od obecnego, dominującą formą życia były bakterie. Algi znane jako, krasnorosty dopiero zaczynały ewoluować, a złożone organizmy wielokomórkowe, takie jak zwierzęta i rośliny, miały pojawić się dopiero za 800 milionów lat później.

Gdy woda wyparowała, tworząc solankę, część z niej została uwięziona w maleńkich kieszonkach wewnątrz kryształów soli. Płyny te zawierały również pęcherzyki powietrza, które pomogły naukowcom lepiej zrozumieć jakie było prehistoryczne powietrze, panujące na wczesnej Ziemi. Kryształki soli zostały pogrzebane w osadach, co skutecznie odcięło je od reszty świata na 1,4 miliarda lat.

W ramach nowego badania, naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) pod kierownictwem Justina Parka i Morgana Schallera, przeanalizowali skład gazów i płynów uwięzionych w starożytnych kryształach halitu z odnalezionych w północnej części Ontario, co pozwoliło lepiej poznać atmosferę ziemską sprzed około 1,4 miliarda lat. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.

„To niesamowite uczucie, otworzyć próbkę powietrza, które jest o miliard lat starsze od dinozaurów” – mówi Justin Park z Rensselaer Polytechnic Institute.

Naukowcy od dawna wiedzieli, że płyny uwięzione w kryształach halitu zawierają próbki wczesnej atmosfery ziemskiej. Jednak uzyskanie dokładnych pomiarów z tych inkluzji okazało się ogromnym wyzwaniem, ponieważ zawierają one zarówno pęcherzyki powietrza, jak i solankę, a gazy takie jak tlen i dwutlenek węgla zachowują się inaczej w wodzie niż w powietrzu.

Naukowcy starali się skorygować te różnice, aby uzyskać dokładne odczyty gazów, które faktycznie występowały w starożytnej atmosferze. Naukowcom udało się rozwiązać ten problem, dzięki zbudowaniu specjalistycznego sprzętu, co pozwoliło dokładniej zrozumieć atmosferę ery mezoproterozoiku.

„Pomiary dwutlenku węgla uzyskane w ramach tego badania nie były dotychczas możliwe. Nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie spojrzeć wstecz na tę erę historii Ziemi z taką dokładnością. Dzięki temu możemy lepiej poznać prehistoryczne powietrze” – twierdzi Morgan Schaller z Rensselaer Polytechnic Institute.

Jak twierdzą badacze, atmosfera mezoproterozoiczna zawierała o 3,7 proc. tlenu więcej w porównaniu z dzisiejszym poziomem, co jest zaskakująco wysoką wartością, wystarczającą do podtrzymania złożonego życia organizmów wielokomórkowych, które pojawiło się dopiero setki milionów lat później.

Jednocześnie dwutlenek węgla był dziesięciokrotnie bardziej obfity niż obecnie, co wystarczyło, aby panujący wówczas klimat był podobny do współczesnego, nawet pomimo słabszego oddziaływania młodego Słońca.

„Jeśli było wystarczająco dużo tlenu, aby utrzymać życie zwierząt, dlaczego ewolucja trwała tak długo? Próbka stanowi jedynie migawkę z czasu geologicznego. Może ona odzwierciedlać krótkie, przejściowe zjawisko natlenienia w tej długiej erze, którą geolodzy żartobliwie nazywają nudnym miliardem. Była to epoka w historii Ziemi charakteryzująca się niskim poziomem tlenu, powszechną stabilnością atmosferyczną i geologiczną oraz niewielkimi zmianami ewolucyjnymi. Pomimo swojej nazwy, posiadanie bezpośrednich danych obserwacyjnych z tego okresu jest niezwykle ważne, ponieważ pomaga nam lepiej zrozumieć, jak powstało złożone życie na naszej planecie i jak nasza atmosfera stała się taka, jaka jest dzisiaj” – podkreśla Justin Park z Rensselaer Polytechnic Institute.

Poprzednie pośrednie szacunki dotyczące poziomu dwutlenku węgla w tym okresie wskazywały na niższe poziomy, niezgodne z innymi obserwacjami, które wykazały, że w erze mezoproterozoicznej nie było większych lodowców. Bezpośrednie pomiary wysokiego poziomu dwutlenku węgla przeprowadzone przez naukowców, w połączeniu z szacunkami temperatury na podstawie soli, sugerują, że klimat panujący ponad miliard lat temu był łagodniejszy niż wcześniej sądzono i porównywalny do dzisiejszego.

Badacze twierdzą, że właśnie w tym momencie historii Ziemi pojawiły się krasnorosty, które do dziś mają znaczący udział w globalnej produkcji tlenu. Stosunkowo wysokie jego poziomy mogą być bezpośrednią konsekwencją rosnącej liczebności i złożoności życia alg.

Emil Gołoś