Первичная атмосфера Земли

Согласно данным, полученным тремя геофизиками из США (Ренселлеровский политехнический институт), атмосфера нашей планеты в конце геологической эпохи, именуемой катархей, то есть приблизительно через 500 миллионов лет после образования Земли, имела много схожих характеристик с нынешней.

Меж тем в геологии до сих пор главенствует версия, согласно которой первичная атмосфера Земли содержала мало кислорода и была восстановительной. Возникла она сравнительно давно, и все усилия экспериментаторов были направлены на то, чтобы исследовать возможные механизмы возникновения жизни на планете, где в атмосфере присутствовала высокая концентрация сероводорода, метана, аммиака и моноксида углерода. Однако группа ученых из РПИ собрала доказательства абсолютно иного состава газовой оболочки ранней Земли с более традиционными компонентами: диоксидом серы, углерода, водой и азотом. «В связи с итогами нашего исследования мы считаем, что учёные, занятые проблемой моделирования возникновения жизни, сильно ошибались с составом присутствующей в атмосфере газовой смеси», — заявил Брюс Уотсон, один из авторов исследования.

Ученые исходили из еще одной общепринятой теории о формировании атмосферы Земли за счёт газов из магмы, поднимавшейся к поверхности в те времена в больших объемах. «В настоящее время большинство ученых сходятся во мнении, что дегазация магмы на ранних стадиях существования Земли была главным источником образования первичной атмосферы, — отметил Уотсон. — Таким образом, чтобы определить ее состав, необходимо выяснить, какие соединения выделялись магмой».

Для решения этой сложной задачи был задействован циркон — магматический минерал, обладающий непревзойденной стойкостью, доказательством чему служит возраст некоторых образцов, достигающий четырех миллиардов лет. Для определения уровня окисленности атмосферы в результате минералообразования, с помощью которой можно определить качественный состав газов, попадающих в атмосферу, авторы исследования провели серию экспериментов, связанных с выращиванием цирконов посредством силикатных расплавов с добавлением церия, лантана и празеодима. О степени окисления судили по фугитивности кислорода, в соответствии с соотношением Ce4+/Ce3+ в цирконе.

С помощью калибровочной шкалы американские геофизики выполнили оценку фугитивности кислорода в расплавах, из которых формировались цирконы из катархея. В итоге оказалось, что уже через 200 миллионов лет после образования Земли в ее атмосферу попадали азот, вода, диоксид углерода и серы.

Сегодня ученым окислительная атмосфера представляется идеальной для существования живых организмов, однако восстановительный вариант предоставляет качественно иные возможности и условия для зарождения жизни, то есть для перехода от неорганических соединений к органике. Поэтому открытие Уотсона и его коллег является хорошим подспорьем для гипотезы панспермии, согласно которой «зародыши жизни» были занесены на Землю из космоса.