De atmosfeer van de aarde 2,7 miljard jaar geleden was mogelijk meer dan tweederde van koolstofdioxide. De ontdekking werd gedaan tijdens een studie van hoe de oude atmosfeer interageerde met deeltjes kosmisch stof die uit de lucht vielen.
De kooldioxide-rijke atmosfeer heeft mogelijk een krachtig broeikaseffect veroorzaakt, suggereren de onderzoekers. Dit zou een antwoord kunnen zijn op een al lang bestaand mysterie dat bekend staat als de "Faint Young Sun Paradox": hoe de oceanen vloeibaar konden blijven op aarde als de zon ongeveer 30% zwakker was dan nu.
Schattingen van het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer 2,5-4 miljard jaar geleden lopen sterk uiteen. "De huidige schattingen omvatten grofweg drie ordes van grootte: 10 tot 1.000 keer meer dan nu", zegt astrobioloog Owen Lehmer van de Universiteit van Washington in Seattle. Daarom probeerden wetenschappers de verspreiding op de een of andere manier te verminderen.
Het antwoord kwam van 59 micrometeorieten die werden gevonden in 2,7 miljard jaar oude kalksteen in de Pilbara-regio in het noordwesten van Australië. Ze werden voor het eerst beschreven in een onderzoek uit 2016 en zijn nog steeds de oudste meteorietfossielen die ooit zijn gevonden.
Kleine stukjes steen van ijzer en nikkel, niet breder dan een mensenhaar, vlogen door de atmosfeer van de oude aarde en vielen in de oceaan, op de zeebodem. Daar zinken ze langzaam weg in kalksteen.
Tijdens hun korte vlucht en vanwege hun gedeeltelijk gesmolten toestand gingen micrometeorieten in een chemische reactie met de atmosfeer van de aarde. Atmosferisch gas, of het nu zuurstof of kooldioxide is, oxideert ijzer, vangt zijn elektronen op en zet de oorspronkelijke mineralen om in nieuwe.
Gebaseerd op chemische analyses van meer dan een dozijn micrometeorieten, toonde een onderzoek uit 2016 verrassend zuurstofrijke bovenlagen van de atmosfeer. Dat wil zeggen, 2,7 miljard jaar geleden was er 20% zuurstof, net als op de moderne aarde. Maar de resultaten van dat onderzoek stelden niet veel wetenschappers tevreden, zegt Lehmer: “Een atmosfeer als deze is moeilijk voor te stellen. Elke atmosfeer die we op planeten zien, is goed gemengd."
Daarom hebben Lehmer en zijn collega's een nieuwe studie uitgevoerd en de oxidatie van meteorieten gekoppeld aan koolstofdioxide, niet aan zuurstof. Beide gassen kunnen oxidatiemiddelen zijn, hoewel vrije zuurstof veel sneller reageert dan zuurstof gebonden in CO2. Om te testen hoe goed koolstofdioxide snelbewegende micrometeorieten kan oxideren, simuleerde het team een val in de atmosfeer van ongeveer 15.000 stukjes kosmisch stof, variërend van 2 tot 500 micron. De concentratie kooldioxide varieerde van 2% tot 85% van het totale volume.
Promotie video:
Een atmosfeer van ten minste 70% kooldioxide kan micrometeorieten oxideren. Deze conclusie komt overeen met andere gegevens die zijn verkregen tijdens de analyse van oude bodems.
Een gelijkaardige samenstelling van de atmosfeer, en zelfs met toevoeging van methaan, zou een warme wereld kunnen creëren waarin de oceanen ondanks de koude jonge zon niet konden bevriezen.
Kirill Panov
