Земната кора изяла древния въглероден диоксид

Преди няколко милиарда години Слънцето светeло с 20-25 процента по-слабо, отколкото сега, но в първите няколко милиарда години от земната история заледявания нямало, а щом младото светило започнало да припича, те веднага започнали.

Парадоксът на младото слабо Слънце продължава да не дава покой на учените. Бернар Марти от университета на Лотарингия (Франция) за пореден път се отправил да търси газовете, които са защитавали планетата в младите ѝ години от гибел в резултат на вледеняване.

Ученият търсел косвени доказателства за характера на земната атмосфера, частично известна ни по находките на газове в древните минерали. Да речем в древния въздух присъстват и азот-14, и азот-15. Тъй като последният е по-тежък, то той в по-малка степен е склонен към „бягство“ от земната атмосфера, включително заедно с частиците слънчев вятър.

Тъй като в онези времена на Земята според редица теории механизмът на тектоника на плочите не е започнал веднага, без него по-лекият азотен изотоп би трябвало да се губи по-интензивно и сравнението на тогавашния въздух със съвременния обикновено сочи доста по-голяма част „лек“ азот.

Но изследването на Марти и сие демонстрирало почти същото съотношение изотопи на основния газ на земната атмосфера, както и днес – за 3,5 млрд. години в този смисъл малко неща са се променили. Ако в даден момент Земята не е имала магнитно поле, то това не е било много дълго и не е повлияло на изотопния състав на нейната газова обвивка.

Освен това изменения не са открити не само в това, което се отнася до разликите в изотопния състав по азота, но и в налягането на последния. Тоест азотът е способен да помага на парниковите газове в задържането на топлината на планетата – присъствал е в същите количества, както и днес.

На този фон някога популярните идеи, че по-плътна азотна атмосфера, загубена впоследствие при естествено изтичане в Космоса, е стабилизирала климата на младата Земя, изглежда, се провалят.

Друга неочакваност се оказало влиянието на континенталната кора върху… климата. По време на образуването на кората въглеродният диоксид заедно с валежите е падал на повърхността, участвайки в образуването на веществото на кората и по-конкретно – в раждането на карбонати на океанското дъно.

За да разберат колко бързо е протичал този процес, Бернар Марти и колегите му се обърнали към съдържанието на аргон-40 в същите образци древен кварц. Аргонът не е азот и зад тази „дълбока“ забележка се крие това, че първоначално в атмосферата аргон-40 не е присъствал изобщо. Той се е образувал след разпада на радиоактивния изотоп калий-40 и този процес съпътства цялата история на планетата.

Калий-40 е широко представен в континенталната кора, тоест количеството аргон-40 попадащ в атмосферата, е пряко свързано с присъствието на калий-40 на повърхността.

С времето в земната кора може да е постъпил прекалено много въглероден диоксид, вследствие на което е настъпил ледниковият период.
© Etienne Berthier, Université de Toulouse

Аргон-40 в образците се оказал около два пъти по-малко, отколкото днес. Това е много неочакван резултат. Излиза, че за това време аргонът е бил толкова, колкото и за целия следващ период. Тоест, резюмира изследователят, основната част от земната кора се е формирала много бързо и преди 3,5–2,8 млрд. години са се появили 90% от тази континентална кора, която виждаме днес.

Теоретично подобна ситуация означава, че свързването на въглеродния диоксид в силикатите в онези години е протичало много интензивно и Марти смята, че именно този период на бързо формиране на кората може да е предизвикал дефицит на въглероден диоксид в атмосферата, след който първият ледников период, започнал преди 2,5 млрд. години, изглежда напълно естествен.

Парадоксът на слабото младо Слънце се оказва съвсем естествен, макар данните на изследователите, получени по толкова косвени методи, да се отличават от резултатите на други екипи, а проясняването на това разминаване да изисква по-нататъшни изследвания.

Струва си да отбележим, че като основна причина за това заледяване днес е прието да се смятат не толкова чисто геоложките процеси, колкото бурното развитие на фотосинтезиращи организми, използващи въглеродния диоксид за фотосинтеза („кислородната катастрофа“). Кой от тези фактори е имал по-голямо значение, предстои да се изясни.

Отчет за изследването е публикуван в сп. Science.