هوای زمین در آغاز انباشته از دی‌اکسید کربن بوده

* ریزشهاب‌سنگ‌های چند میلیاردساله دیدگاهی بی‌همتا از تاریخ جَو زمین را برایمان فراهم می‌کنند. 

یک گروه از پژوهشگران بر پایه‌ی ویژگی‌های شیمیاییِ ریزشهاب‌سنگ‌هایی که ۲.۷ میلیارد سال پیش روی زمین افتاده بودند به این نتیجه رسیده‌اند که جو زمین به احتمال بسیار در آن روزگار انباشته از دی‌اکسید کربن بوده. این دانشمندان از روی مدل‌هایشان برآورد کردند که چیزی میان ۶ درصد تا بیش از ۷۰ درصدِ جو باستانی سیاره‌مان را دی‌اکسید کربن تشکیل می‌داده. برای سنجیدن این فراوانی باید گفت که امروزه تنها ۰.۰۴ درصد جو زمین از دی‌اکسید کربن است.

ریزشهاب‌سنگ‌های افتاده بر زمین می‌توانند به پژوهشگران در شناخت جو سیاره‌مان در گذشته‌ی دور کمک کنند. ریزشهاب‌سنگ‌های روشن در این تصویر نمونه‌هایی از ریزشهاب‌سنگ‌های آهن‌داری مانند آنچه در این پژوهش شبیه‌سازی شده هستند.

این پژوهشگران یافته‌های خود را در شماره‌ی ۲۲ ژانویه‌ی نشریه‌ی ساینس ادونسز منتشر کردند.

پیشینه‌های جو باستانی

دانشمندان از بررسی پیشینه‌ی سنگ‌ها فهمیده‌اند که در دوران نخست‌زیستی (آرکئن)، روزگاری که از ۴ تا ۲.۵ میلیارد سال پیش ادامه داشته، اکسیژن چندانی روی سطح زمین نبوده. به گمان پژوهشگران احتمالا در آن دوره انبوهی از گازهای گلخانه‌ای، مانند دی‌اکسید کربن یا متان در زمین بوده، ولی نمی‌دانند کدام‌ها یا به چه میزان.

اوئن لیمر، پژوهشگر دانشگاه واشنگتن و نویسنده‌ی این پژوهش می‌گوید: «کار بسیار سختی است. چیزهای بسیار کمی هستند که همنهش (ترکیب) جَوی را ثبت می‌کنند تا امروزه بتوانیم پیدایش کنیم.»

ولی چند سال پیش دانشمندان ریزشهاب‌سنگ‌هایی -ذرات سنگی یا فلزی به اندازه‌ی دانه‌ی شن- پیدا کردند که در زمانی حدود ۲.۷ میلیارد سال پیش بر روی زمین افتاده بوده‌اند، و از این نظر کهن‌ترین ریزشهاب‌سنگ‌های یافته شده تا به امروزند. ریزشهاب‌سنگ‌ها با فرود در هوای زمین داغ شده، آب (ذوب) شده و با گازهای درون جو برهم‌کنش انجام داده‌اند و بنابراین احتمالا پیشینه و مدرکی از آنچه در آن زمان بوده را در خود حفظ کرده‌اند.

یک دنیای دی‌اکسید کربنی

این ریزشهاب‌سنگ‌های یافته شده آهن فراوانی در خود داشتند که بخشی از آن به همنهشی به نام وستیت (wüstite) تبدیل شده است؛ وستیت کانی‌ایست که می‌تواند در واکنش آهن و اکسیژن پدید بیاید. وستیت نمی‌تواند روی سطح زمین ساخته شود، پس این ریزشهاب‌سنگ‌ها باید به هنگام پایین آمدنشان در هوا با اکسیژن روبرو شده باشند- اگر خود گاز اکسیژن هم نبوده می‌توانسته اکسیژن در دی‌اکسسید کربن بوده باشد.

لیمر و دیگران برای این که بفهمند چه سطحی از دی‌اکسید کربن و گازهای دیگر می‌توانند کانی‌های دیده شده را بسازند شبیه‌هایی رایانه‌ای انجام دادند که در آنها، ریزشهاب‌سنگ‌های سرشار از آهن در جو زمین با غلظت‌های گوناگونِ دی‌اکسید کربن فرود می‌آمدند. آنها ریزشهاب‌سنگ‌های شبیه‌سازی‌شده را با ریزشهاب‌سنگ‌هایی که یافته بودند همسنجیدند (مقایسه کردند) و پی بردند که هوایی با دی‌اکسید کربنِ فراوان -ده‌ها درصد از حجم، و شاید ۷۰ درصد یا بیشتر- ریزشهاب‌سنگ‌هایی با میزان مناسبِ وستیت می‌سازند.

از آنجایی که خورشید در گذشته کم‌نورتر بوده و زمین نور کمتری دریافت می‌کرده، وجود سطح بالای دی‌اکسید کربن از خوش‌شانسیِ جانداران (ارگانیسم‌های) آغازین بوده. انباشتِ گازهایی گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن در جو باعث شد سیاره‌مان به اندازه‌ی کافی برای آب مایع و پیدایش زندگی گرم بماند.

لیمر می‌گوید برای تعیین دقیق‌ترِ میزان دی‌اکسید کربن در هوای آن دوران نیاز به ریزشهاب‌سنگ‌های بیشتری جهت مقایسه با شبیه‌سازی‌ها خواهیم داشت.

ولی او از این که توانسته‌اند دی‌اکسید کربن در هوای زمین را به این شیوه برآورد کنند هیجان‌زده است. اگر بتوانند نمونه‌های ریزشهاب‌سنگ‌های وستیت‌دارِ از این هم کهن‌تر را پیدا کنند شاید بتوانند میزان دی‌اکسید کربنِ هوای زمین را در گذر زمان تعیین کنند و تصویر روشنی از تاریخ زمینِ آغازین بنگارند.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

micrometeorite - Earth - planet - carbon dioxide - Science Advances - oxygen - Earth - Archean eon - greenhouse gas - Owen Lehmer - University of Washington - iron - wüstit - mineral - organism - sun

منبع: Astronomy.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان