جو زمین ۱.۴ میلیارد سال پیش چگونه بوده است؟

دانشمندان پس از تجزیه و تحلیل اعلام کردند که میزان دی اکسید کربن در ۱.۴ میلیارد سال پیش ۱۰ برابر بیشتر بوده، در حالی که چگالی اکسیژن تنها ۳.۷ درصد از مقدار فعلی بوده است.

کیسه‌های مایع درون کریستال‌ها به دام افتاده‌اند. عکس: جاستین پارک .

محققان گازها و مایعات به دام افتاده در بلورهای هالیت در کانادا را که قدمت آنها به ۱.۴ میلیارد سال پیش برمی‌گردد، تجزیه و تحلیل کردند. این آزمایش ترکیب جو زمین را صدها میلیون سال قبل از ظهور دایناسورها آشکار کرد.

نویسندگان مطالعه‌ای را ارائه دادند که ماه گذشته در PNAS منتشر شد و نشان می‌داد سطح اکسیژن سیاره در آن زمان بالاتر از حد انتظار بوده است. مورگان شالر، از موسسه پلی‌تکنیک رنسلیر (RPI) و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت که اندازه‌گیری‌های دی‌اکسید کربنی که آنها انجام داده‌اند بی‌سابقه بوده است.

او گفت: «ما هرگز نتوانسته‌ایم با چنین دقتی به این دوره از تاریخ زمین نگاه کنیم. اینها واقعاً نمونه‌های جوی باستانی هستند.»

بیش از یک میلیارد سال پیش، دریاچه‌ای در جایی که اکنون انتاریو، کانادا است، تبخیر شد. در این فرآیند، مقداری از آب شور غلیظ تشکیل شده، همراه با حباب‌های هوا، درون بلورهای هالیت به دام افتاد و سوابق فوق‌العاده دقیقی از ترکیب جوی اولیه زمین ایجاد کرد.

با این حال، استخراج داده‌های دقیق از این توده‌های مایع، که حاوی هوا و آب شور هستند، یک چالش بزرگ است. دلیل این امر این است که برخی از گازها، از جمله اکسیژن و دی اکسید کربن (CO2)، بسته به اینکه در آب یا هوا باشند، رفتار متفاوتی دارند. بنابراین، اندازه‌گیری دقیق گازها در حالت اولیه آنها بسیار دشوار است.

تیم تحقیقاتی این مشکل را با استفاده از روشی که قبلاً توسط جاستین پارک، دانشجوی کارشناسی ارشد در RPI و نویسنده اصلی توسعه داده شده بود، حل کرد. آنها کشف کردند که در دوران مزوپروتروزوئیک (۱ تا ۱.۶ میلیارد سال پیش)، جو زمین حاوی ۱۰ برابر دی اکسید کربن بیشتر از امروز بود.

این غلظت بالا به حفظ آب و هوایی نسبتاً مشابه با آب و هوای امروزی کمک کرد، حتی با وجود اینکه خورشید در آن زمان به طور قابل توجهی ضعیف‌تر بود. این غلظت، همراه با تخمین دما بر اساس داده‌های نمک، نشان می‌دهد که آب و هوای مزوپروتروزوئیک معتدل‌تر از آن چیزی بوده که دانشمندان قبلاً تصور می‌کردند.

جو در آن زمان تنها ۳.۷ درصد از اکسیژن امروزی را داشت که در مقایسه با آنچه قبلاً فرض می‌شد، هنوز هم به طرز شگفت‌آوری زیاد است. در آن زمان، حیات روی زمین تحت سلطه باکتری‌ها بود و جلبک‌های قرمز تازه شروع به ظهور کرده بودند. با این حال، این سطح اکسیژن از نظر تئوری برای حفظ اشکال پیچیده حیات، مانند حیوانات و گیاهان، که واقعاً تا حدود ۸۰۰ میلیون سال بعد پدیدار نشدند، کافی بود.

پارک برای توضیح اینکه چرا حیات به این کندی پدیدار شد، گفت که این اندازه‌گیری‌ها تنها نشان‌دهنده‌ی لحظه‌ی بسیار کوتاهی از چیزی است که زمین‌شناسان آن را «میلیارد خسته‌کننده» می‌نامند. این دوره‌ای است که با سطوح پایین اکسیژن، شرایط پایدار جوی و زمین‌شناسی و تغییرات تکاملی بسیار کم مشخص می‌شود.

جلبک‌های قرمز از نظر تاریخی مقدار زیادی اکسیژن برای زمین تولید کرده‌اند. دانشمندان حدس می‌زنند که سطح اکسیژن غیرمنتظره بالا در آن زمان به دلیل افزایش تعداد و پیچیدگی جلبک‌ها بوده است.

از سوی دیگر، تخمین‌های قبلی، بر اساس داده‌های غیرمستقیم، نشان می‌داد که غلظت CO₂ در آن زمان کمتر بوده است. این با شواهد دیگری که نشان می‌دهد دوران مزوپروتروزوئیک عصرهای یخبندان بزرگی نداشته است، در تضاد است.

پارک در پایان گفت: «اگرچه این نام ممکن است کسل‌کننده به نظر برسد، اما داشتن داده‌های رصدی مستقیم از این دوره بسیار مهم است زیرا به ما کمک می‌کند تا چگونگی توسعه اشکال پیچیده حیات روی زمین و همچنین چگونگی تکامل جو برای تبدیل شدن به شکل امروزی آن را بهتر درک کنیم.»

منبع: https://znews.vn/khong-khi-1-4-ty-nam-truoc-co-gi-post1617861.html