Kosmischer Staub Auf Der Erde Gibt Hinweise Auf Die Atmosphäre Der Antike

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Der älteste weltraumstaub, der bisher auf der erde gefunden wurde, deutet darauf hin, dass die uralte atmosphäre der erde wesentlich mehr sauerstoff hatte, als bisher angenommen wurde.

Der älteste Weltraumstaub, der bisher auf der Erde gefunden wurde, deutet darauf hin, dass die uralte Atmosphäre der Erde wesentlich mehr Sauerstoff hatte, als bisher angenommen wurde.

Obwohl Sauerstoffgas derzeit etwa ein Fünftel der Luft der Erde ausmacht, befand sich mindestens 100.000 Mal weniger Sauerstoff in der Uratmosphäre, sagen Forscher. Sauerstoff reagiert leicht mit anderen Molekülen, was bedeutet, dass er leicht an andere Elemente gebunden und aus der Atmosphäre gezogen wird.

Frühere Forschungen deuten darauf hin, dass sich mit dem Great Oxidation Event, das vor etwa 2,4 Milliarden Jahren stattfand, ein erheblicher Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre gebildet hat. Dieses Ereignis wurde höchstwahrscheinlich durch Cyanobakterien verursacht - Mikroben, die wie Pflanzen Photosynthese betreiben und Sauerstoff freisetzen. [Infografik: Erdatmosphäre von oben nach unten]

Die meisten Hinweise darauf, wie viel Sauerstoff sich in der Vergangenheit in der Erdluft befand, betrafen die untere Atmosphäre. Bislang hatten Wissenschaftler keine Möglichkeit, den Sauerstoffgehalt in der alten oberen Atmosphäre der Erde zu messen.

In einer neuen Studie fanden Wissenschaftler, die winzige Meteoriten analysierten, heraus, dass der Oberlauf der frühen Erdatmosphäre nicht so sauerstoffarm gewesen sein könnte, wie es einmal gedacht wurde. Stattdessen habe die obere Atmosphäre der alten Erde fast genauso viel Sauerstoff wie heute gehabt, sagten die Forscher.

"Mit diesem Projekt haben wir einen neuen Weg eröffnet, um die uralte Atmosphäre der Erde zu untersuchen", sagte der Studienautor Andrew Tomkins, Geowissenschaftler an der Monash University in Melbourne, Australien.

Weltraumstaub

Die Forscher analysierten 60 mikroskopische Meteoriten aus Proben von antikem Kalkstein, die in der Region Pilbara in Westaustralien gesammelt wurden. Diese kosmischen Staubpartikel sind 2,7 Milliarden Jahre alt, die ältesten, die bisher gefunden wurden.

"Wir waren nicht sicher, dass das Projekt funktionieren würde", sagte Tomkins gegenüber WordsSideKick.com. "Das Projekt begann als studentisches Forschungsprojekt, und es war ein bisschen riskant, Mikrometeoriten zu finden, als es noch wenige Leute zuvor versucht hatten. Ich hatte einige Pläne für die Datensicherung, aber die zusätzliche Spannung sorgte für Aufregung Wir haben unsere ersten Mikrometeorite gefunden. "

Die Mikrometeorite waren zwei bis zwölf Mal dünner als die Breite eines durchschnittlichen menschlichen Haares. Sie sind kosmische Kügelchen - Reste von Meteoriten in der Größe von Sandkörnern, die beim Eintritt in die Atmosphäre zerbrochen sind. In früheren Forschungen wurde vorgeschlagen, dass diese Arten von Partikeln in Höhen zwischen 75 und 90 Kilometern schmelzen.

Die Wissenschaftler analysierten die Mikrometeorite mit Elektronenmikroskopen und hochenergetischen Röntgenstrahlen des australischen Synchrotron. Sie fanden heraus, dass ein erheblicher Teil des Eisens in diesen Meteoriten mit Sauerstoff zu Eisenoxidmineralien reagiert hatte, was darauf hindeutet, dass die dünne obere Atmosphäre, in der sie schmolzen, sauerstoffreicher war als gedacht.

"Als wir die ersten Mikrometeorite gefunden hatten, wurde mir klar, dass die Mineralien in ihnen uns sagten, dass sie in der oberen Atmosphäre oxidiert worden waren", sagte Tomkins. "Dies waren im Wesentlichen die ersten Proben der alten oberen Atmosphäre unserer Erde." [Fallen Stars: Eine Galerie berühmter Meteoriten]

Diese Feststellung war unerwartet, "weil fest steht, dass die untere Atmosphäre der Erde vor 2,7 Milliarden Jahren sehr sauerstoffreich war", so der Co-Autor der Studie, Matthew Genge, Professor an der Abteilung für Geowissenschaften und Ingenieurwesen am Imperial College London. sagte in einer Aussage. "Wie die obere Atmosphäre so viel Sauerstoff enthalten konnte, bevor photosynthetische Organismen auftauchten, war ein echtes Rätsel."

Was könnte passiert sein?

Ein möglicher Ursprung dieses Sauerstoffs ist, dass Sonnenlicht Wasserdampf in der unteren Atmosphäre in Wasserstoff und Sauerstoff aufbricht - der Sauerstoff könnte in die obere Atmosphäre aufgestiegen sein, während der leichtere Wasserstoff der Erdatmosphäre in den Weltraum entkommen wäre. Eine andere Möglichkeit ist, dass Sonnenlicht das aus Vulkanen emittierte Schwefeldioxidgas in Schwefel und Sauerstoff aufbricht - der Schwefel könnte sich zu Partikeln kondensieren, die auf die Erde fallen und Sauerstoff hinterlassen, so die Forscher.

"Vorsicht - es ist wichtig zu verstehen, dass die Dichte der Atmosphäre in den von Mikrometeoriten gemessenen Höhenlagen extrem gering ist", sagte Tomkins. "Wir reden hier nicht über die Erzeugung großer Mengen an Sauerstoff, sondern eher über einen erhöhten Anteil an Sauerstoff im Vergleich zu den anderen Gasen."

Es bleibt unsicher, wie die alte obere Atmosphäre sauerstoffreich gewesen sein konnte, während die alte untere Atmosphäre sauerstoffarm blieb. Die Forscher vermuten, dass zwischen der oberen und der unteren Atmosphäre eine Methan-Trübungsschicht existiert haben könnte, die die Vermischung zwischen ihnen verringert.

"Es wird vermutet, dass Methan von frühen einzelligen Organismen produziert wurde, die als Methanogene bekannt sind. Diese existieren auch heute", sagte Tomkins. "Es wurde viel darüber debattiert, wieviel Methan es gegeben haben könnte und wann es zuerst entstanden sein könnte. Der allgemeine Gedanke ist, dass das Methan in Kombination mit Kohlendioxid einen organischen Nebel erzeugt haben könnte, wenn die Bedingungen richtig waren. "

Der nächste Schritt "besteht darin, zu versuchen, Mikrometeorite aus Gesteinen unterschiedlichen Alters zu extrahieren, um zu untersuchen, wie sich die Chemie der oberen Erdatmosphäre über sehr lange geologische Zeiträume verändert haben könnte", sagte Tomkins."Es sollte möglich sein, Mikrometeorite zu verwenden, um Änderungen der atmosphärischen Zusammensetzung über sehr lange Zeiträume hinweg zu untersuchen."

"Es sollte auch möglich sein, Mikrometeorite auf dem Mars zu finden", fügte Tomkins hinzu. "Wenn die Rover sie finden und ihr Alter für den Eintritt in die Atmosphäre bestimmen können, könnten sie verwendet werden, um Veränderungen der Marsatmosphäre zu untersuchen."

Die Wissenschaftler detailliert ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 12. Mai.

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