Bintik-bintik ruang angkasa kuno yang melayang ke Bumi 2, 7 miliar tahun lalu memberi para ilmuwan pandangan sekilas ke dalam susunan kimiawi dari atmosfer atas planet muda kita.
Konten terkait
- Stargazer Membantu Melacak Meteorit yang Baru Jatuh di Australia Barat
- Jauhkan Mata Anda ke Langit untuk Meteor Delta Aquarid Bulan Ini
- Startup ini Ingin Membuka Olimpiade 2020 Dengan Mandi Meteor Buatan Manusia
Penelitian menunjukkan atmosfer kuno purba Bumi mengandung jumlah oksigen yang sama seperti saat ini, sekitar 20 persen. Yang terbang di hadapan apa yang diasumsikan para ilmuwan: Karena atmosfer yang lebih rendah dari Bumi awal rendah oksigen, para peneliti berpikir bahwa atmosfer bagian atas sama-sama tanpa gas.
Para ilmuwan mengatakan temuan itu, yang dirinci dalam jurnal Nature edisi minggu ini, membuka jalan baru untuk menyelidiki evolusi atmosfer dalam waktu yang dalam dan memberikan wawasan baru tentang bagaimana atmosfer Bumi berevolusi menjadi keadaan saat ini.
"Atmosfir yang berkembang mengubah kimia berbagai proses geologis, beberapa di antaranya bertanggung jawab untuk membentuk sumber daya mineral raksasa, " kata pemimpin studi Andrew Tomkins dari Monash University di Melbourne, Australia. Jadi penelitian ini "membantu kita berpikir tentang biosfer interaksi-hidrosfer-geosfer dan bagaimana mereka berubah dari waktu ke waktu, ”jelasnya.
Spacedust, atau "micrometeorites, " yang digunakan untuk penelitian ini diambil dari sampel batu kapur kuno dari wilayah Pilbara di Australia Barat. Bola-bola kosmik meleleh setelah memasuki atmosfer bumi pada ketinggian sekitar 50 hingga 60 mil.
"Orang-orang telah menemukan mikrometeorit di bebatuan sebelumnya, tetapi tidak ada yang berpikir untuk menggunakannya untuk menyelidiki kimia atmosfer, " kata Tomkins.
Ketika benda-benda kecil itu meleleh dan berubah tinggi di atmosfer purba, mereka bereaksi dengan oksigen di sekeliling mereka dan diubah. Para peneliti dapat mengintip ke dalam micrometeorites kuno ini untuk melihat perubahan kimia apa yang telah mereka alami selama perjalanan mereka di atmosfer.
Wilayah Pilbara di Australia Barat, tempat para ilmuwan menemukan mikrometeorit (SimonKr doo / iStock) Dengan bantuan mikroskop, Tomkins dan koleganya menemukan bahwa mikrometeorit pernah menjadi partikel besi metalik yang berubah menjadi mineral oksida besi setelah terpapar oksigen.
Para ilmuwan berpendapat bahwa agar transformasi kimia seperti itu terjadi, kadar oksigen di atmosfer bagian atas Bumi selama Archean Eon (3, 9 hingga 2, 5 miliar tahun lalu) pasti jauh lebih tinggi daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Perhitungan yang dilakukan oleh rekan penulis studi, Matthew Genge, seorang ahli debu kosmik di Imperial College London, menunjukkan bahwa konsentrasi oksigen di atmosfer bagian atas harus sekitar 20 persen - atau mendekati level zaman modern - untuk menjelaskan pengamatan.
"Saya pikir itu sangat menarik bahwa mereka mungkin memiliki cara menguji komposisi atmosfer [atas] melalui mikrometeorit ini, " kata Jim Kasting, seorang ahli geologi di Pennsylvania State University yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Tomkins dan timnya berpendapat bahwa hasil baru mereka dapat mendukung gagasan yang diajukan oleh Kasting dan lainnya bahwa atmosfer Bumi selama Archean ditumpuk, dengan atmosfer bagian bawah dan atas dipisahkan oleh lapisan tengah yang kabur. Lapisan itu akan terdiri dari metana gas rumah kaca - diproduksi dalam jumlah besar oleh organisme penghasil metana awal, yang disebut "methanogen."
Metana akan menyerap sinar ultraviolet dan melepaskan panas untuk menciptakan zona hangat yang menghalangi pencampuran vertikal lapisan atmosfer yang berbeda.
Menurut skenario ini, lapisan kabut akan menghambat pencampuran vertikal sampai "peristiwa oksidasi hebat" 2, 4 miliar tahun yang lalu, ketika fotosintesis cyanobacteria menghasilkan oksigen dalam jumlah yang cukup besar sehingga dapat menghilangkan metana.
"Oksigen dan metana tidak cocok bersama, jadi kenaikan oksigen ini pada akhirnya akan bereaksi metana dari sistem, " kata Tomkins. "Penghapusan metana akan memungkinkan pencampuran yang lebih efektif dari atmosfer atas dan bawah."
Tomkins menekankan, bagaimanapun, bahwa hipotesis ini masih perlu diuji, dan dia memiliki rencana untuk bekerja sama dengan Kasting untuk mengembangkan model komputer untuk mensimulasikan pencampuran vertikal di atmosfer dengan komposisi yang berbeda.
"Kami telah mengambil sampel atmosfer atas hanya pada satu titik waktu, " kata Tomkins. "Langkah selanjutnya adalah mengekstraksi mikrometeorit dari batuan yang mencakup rentang waktu geologis yang luas, dan untuk melihat perubahan luas dalam kimiawi atmosfer atas."
Pelajari lebih lanjut tentang penelitian ini dan lebih banyak lagi di Deep Carbon Observatory.
