Палеоатмосфера
Палеоатмосфера палеоатмосфера (или атмосфера ) — это , особенно атмосфера Земли , в какой-то неопределенный момент геологического прошлого.
О составе палеоатмосферы Земли сегодня можно судить на основе изучения обилия прокси-материалов, таких как оксиды железа и древесный уголь , а также данных об окаменелостях, таких как плотность устьиц ископаемых листьев в геологических отложениях. Хотя в сегодняшней атмосфере преобладают азот (около 78%), кислород (около 21%) и аргон (около 1%), считается, что добиологическая атмосфера была очень [ нужна ссылка ] восстановительная атмосфера , практически не содержащая свободного кислорода, практически не имеющая аргона, который образуется при распаде радиоактивном 40 K , и в нем преобладали азот, углекислый газ и метан .
Заметные концентрации свободного кислорода, вероятно, не существовали примерно 2500 миллионов лет назад ( Myr ). После Великого события окисления количество кислорода, вырабатываемого в качестве побочного продукта фотосинтеза цианобактериями , (иногда ошибочно называемыми сине-зелеными водорослями), начало превышать количество химически восстанавливающих материалов особенно растворенного железа. К началу кембрийского периода (541 млн лет назад) концентрации свободного кислорода возросли настолько, что стало возможным развитие многоклеточных организмов. Вслед за последующим появлением, быстрой эволюцией и излучением наземных растений , которые покрывали большую часть поверхности суши Земли, начиная примерно с 450 млн лет назад, концентрации кислорода достигли, а затем превысили современные значения (около 21%) в раннем каменноугольном периоде , когда углекислый газ в атмосфере снижается ниже нынешних концентраций (около 400 частей на миллион) за счет кислородного фотосинтеза . [1] [2] [3] Это, возможно, способствовало разрушению тропических лесов каменноугольного периода в московский и касимовский периоды пенсильванского подпериода.
Косвенные измерения
[ редактировать ]Геологические исследования древних горных пород могут дать информацию о составе палеоатмосферы, давлении, плотности и т. д. в определенные моменты истории Земли.
Плотность и давление
[ редактировать ]В исследовании 2012 года изучались отпечатки, оставленные каплями дождя на свежеотложенном вулканическом пепле , образовавшемся в архейском эоне 2700 млн лет назад в супергруппе Вентерсдорп , Южная Африка. Они связали конечную скорость капель дождя непосредственно с плотностью воздуха в палеоатмосфере и показали, что она более чем в два раза превышает плотность современной атмосферы и, вероятно, имеет аналогичную, если не меньшую, плотность. [4]
Аналогичное исследование, проведенное в 2016 году, изучало распределение газовых пузырьков по размерам в потоках базальтовой лавы, которые затвердевали на уровне моря также во время архея (~ 2700 млн лет назад). Они обнаружили атмосферное давление всего 0,23 ± 0,23 бар (23 кПа). [5]
Оба результата противоречат теориям [ нужна ссылка ] это предполагает, что архейский период сохранялся теплым в период Слабого Молодого Солнца за счет чрезвычайно высокого уровня углекислого газа или азота.
Содержание кислорода
[ редактировать ]В исследовании 2016 года была проведена масс-спектрометрия пузырьков воздуха, попавших в каменную соль, отложившуюся 813 млн лет назад. Они обнаружили содержание кислорода 10,9%, что намного выше, чем ожидалось по косвенным измерениям. Это предполагает, что неопротерозойское событие оксигенации могло произойти намного раньше, чем считалось ранее. [6]
См. также
[ редактировать ]- Пребиотическая атмосфера
- Атмосфера Земли # Эволюция атмосферы Земли
- Великое событие окисления # Ранняя атмосфера – палеопротерозойский всплеск атмосферного кислорода.
- Палеоклиматология - Изучение изменений древнего климата.
- Восстановительная атмосфера - Атмосфера, содержащая восстановители.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бернер, Роберт А. (1998). «Углеродный цикл и CO
2 по фанерозойскому времени: роль наземных растений» . Philosophical Transactions of the Royal Society . 353 (1365): 75–82. doi : 10.1098/Rstb.1998.0192 . PMC 1692179 . - ^ Бернер, Роберт А. (1997). «Возвышение растений: их влияние на выветривание и атмосферный CO».
2 ". Science . 276 : 544–546. doi : 10.1126/Science.276.5312.544 . S2CID 128649732 . - ^ Бирлинг, Дэвид Дж.; Бернер, Роберт А. (2005). «Обратная связь и коэволюция растений и атмосферного CO.
2 " . Proceedings of the National Academy of Sciences 102 ( 5). США: 1302–1305. Бибкод : 2005PNAS..102.1302B . doi : 10.1073/Pnas.0408724102 . PMC 547859. . PMID 15668402 . - ^ Сом, Санджой М.; Кэтлинг, Дэвид К.; Харнмейер, Йелте П.; Поливка, Петр М.; Бьюик, Роджер (2012). «Плотность воздуха 2,7 миллиарда лет назад была ограничена более чем в два раза современным уровнем из-за отпечатков ископаемых дождевых капель». Природа . 484,7394 (7394): 359–362. Бибкод : 2012Natur.484..359S . дои : 10.1038/nature10890 . ПМИД 22456703 . S2CID 4410348 .
- ^ Сом, Санджой М.; Бьюик, Роджер; Хагадорн, Джеймс В.; Блейк, Тим С.; Перро, Джон М.; Харнмейер, Йелте П.; Кэтлинг, Дэвид К. (2016). «Давление воздуха на Земле 2,7 миллиарда лет назад ограничивалось менее чем половиной современного уровня». Природа Геонауки . 9 (6): 448–451. Бибкод : 2016NatGe...9..448S . дои : 10.1038/ngeo2713 .
- ^ Блейми, Найджел Дж. Ф.; Бранд, Уве; Парнелл, Джон; Копье, Натали; Лекюйер, Кристоф; Бенисон, Кэтлин; Мэн, Фанвэй; Ни, Пей (2016). «Смена парадигмы определения неопротерозойского атмосферного кислорода» . Геология . 44 (8): 651. Бибкод : 2016Geo....44..651B . дои : 10.1130/G37937.1 . hdl : 2164/6234 .