Ученые исследуют древнюю атмосферу Земли с помощью космической пыли
Международная группа исследователей разработала новый метод изучения древней атмосферы Земли, сохранившейся в виде "окаменевших" следов в микрометеоритах — крошечных частицах, которые путешествовали в космосе, прежде чем упасть на нашу планету миллиарды лет назад.
Сегодня подобные потоки космической пыли можно наблюдать в виде падающих звезд, однако их древние аналоги остаются запечатленными в горных породах. Команда ученых из Гёттингенского университета совместно с коллегами из Открытого университета, Университета Пизы и Университета Лейбница в Ганновере разработала методику, позволяющую воссоздать состав древней атмосферы, анализируя эти микроскопические частицы камня и металла. Результаты исследования были опубликованы в научной статье.
"Окаменевшая" атмосфера
Когда микрометеориты попадают в атмосферу Земли, они взаимодействуют с ней определенным образом. Металлы, такие как железо и никель, окисляются при контакте с кислородом, а некоторые полностью плавятся и превращаются в сферические частицы, известные как космические сферулы. Особый интерес представляют I-тип сферулы, в которых весь кислород, связанный с железом и никелем, происходит непосредственно из земной атмосферы того времени, когда они упали.
Ежегодно на Землю попадает огромное количество таких частиц, создавая химическую "летопись" атмосферных условий в момент их прибытия. Извлекая I-тип сферулы из осадочных пород, ученые могут восстановить изотопный состав кислорода древней атмосферы и, как следствие, оценить уровень углекислого газа в прошлом.
Новый метод анализа
Исследователи разработали способ точного измерения изотопов кислорода и железа в микрометеоритах из разных геологических эпох. Анализируя соотношение изотопов, они могут определить состав атмосферы ранней Земли и сделать выводы о концентрации CO₂, а также о развитии органической материи благодаря фотосинтезу.
Из 100 образцов, изученных в рамках работы, 92 были собраны в шести различных осадочных отложениях, а остальные восемь взяты из существующих коллекций. Хотя метод показал высокую точность при анализе образцов от карбона до мела, ученые отмечают сложность поиска нетронутых I-тип сферул, что может ограничивать широкое применение методики.
Даже внешне сохранившиеся сферулы со временем подвергаются изменениям, поэтому для точных палеоклиматических реконструкций требуется тщательный отбор образцов.
Понимание климата прошлого
Это исследование открывает новые возможности для изучения древней истории Земли и долгосрочных климатических изменений. В условиях современных опасений по поводу роста концентрации CO₂ и глобального потепления понимание долгосрочной динамики климата становится особенно важным.
"Наш анализ показывает, что даже микроскопические частицы могут сохранять достоверные изотопные следы в течение миллионов лет", — отметил ведущий автор исследования доктор Фабиан Цан, ранее работавший в Гёттингенском университете, а ныне сотрудник Университета Рура в Бохуме.
Ученые подчеркивают, что для точного восстановления древних атмосферных условий необходимо учитывать долгосрочные геохимические процессы.
Исследование опубликовано 23 июля 2025 года в журнале .