Bruce Fegley kiểm tra một thiên thạch. Tín dụng hình ảnh: WUSTL Bấm để phóng to
Sử dụng các thiên thạch nguyên thủy được gọi là chondrites làm mô hình, các nhà khoa học trái đất và hành tinh của họ tại Đại học Washington ở St. Louis đã thực hiện các tính toán vượt trội và cho thấy bầu khí quyển Trái đất đầu tiên là một quá trình khử, chứa đầy khí metan, amoniac, hydro và hơi nước.
Khi thực hiện khám phá này Bruce Fegley, Tiến sĩ, giáo sư khoa học trái đất và hành tinh về nghệ thuật & khoa học, và Laura Schaefer, trợ lý phòng thí nghiệm, truyền lại một trong những lý thuyết nổi tiếng và gây tranh cãi nhất về nguồn gốc của sự sống, 1953 Miller Thí nghiệm -Urey, thu được các hợp chất hữu cơ cần thiết để tiến hóa sinh vật.
Chondrites là các mẫu vật liệu tương đối không thay đổi từ tinh vân mặt trời, theo Fegley, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Hóa học Hành tinh Đại học, các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng chúng là khối xây dựng của các hành tinh. Tuy nhiên, không ai từng xác định loại khí quyển mà một hành tinh chondritic nguyên thủy sẽ tạo ra.
Schaefer cho biết, chúng tôi cho rằng các hành tinh hình thành từ vật liệu chondritic và chúng tôi chia hành tinh thành các lớp và chúng tôi sử dụng thành phần hỗn hợp các thiên thạch để tính toán các loại khí sẽ phát triển từ mỗi lớp đó. Chúng tôi đã tìm thấy một bầu không khí rất giảm cho hầu hết các hỗn hợp thiên thạch, vì vậy có rất nhiều khí mêtan và amoniac.
Trong môi trường khử, hydro có mặt nhưng không có oxy. Để thí nghiệm Miller-Urey hoạt động, bầu không khí khử là điều bắt buộc. Một bầu không khí oxy hóa làm cho sản xuất các hợp chất hữu cơ là không thể. Tuy nhiên, một đội ngũ lớn các nhà địa chất tin rằng một bầu không khí nghèo carbon, giàu carbon dioxide tồn tại bởi vì họ sử dụng khí núi lửa hiện đại làm mô hình cho bầu khí quyển sơ khai. Khí núi lửa rất giàu nước, carbon dioxide và sulfur dioxide nhưng không chứa ammonia hoặc methane.
Các nhà địa chất học tranh chấp kịch bản Miller-Urey, nhưng điều họ dường như quên mất là khi bạn lắp ráp Trái đất ra khỏi chondrites, bạn đã có những loại khí hơi khác nhau được phát triển từ việc làm nóng tất cả những vật liệu này đã tập hợp lại để tạo thành Trái đất. Tính toán của chúng tôi cung cấp một lời giải thích tự nhiên để có được bầu không khí giảm này, Fegley nói.
Schaefer đã trình bày những phát hiện tại cuộc họp thường niên của Phòng Khoa học Hành tinh của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ, được tổ chức từ ngày 4 đến 9 tháng 9 tại Cambridge, Anh.
Schaefer và Fegley đã xem xét các loại chondrites khác nhau mà các nhà khoa học trái đất và hành tinh tin rằng là công cụ tạo ra Trái đất. Họ đã sử dụng các mã máy tính tinh vi để cân bằng hóa học để tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra khi các khoáng chất trong thiên thạch nóng lên và phản ứng với nhau. Ví dụ, khi canxi cacbonat nóng lên và phân hủy, nó tạo thành khí carbon dioxide.
Các hợp chất khác nhau trong Trái đất chondritic bị phân hủy khi chúng nóng lên và chúng giải phóng khí tạo thành bầu khí quyển sớm nhất của Trái đất, từ Fegley nói.
Thí nghiệm Miller-Urey có một thiết bị được đặt trong bầu khí quyển giảm khí được cho là tồn tại trên Trái đất sơ khai. Hỗn hợp được làm nóng lên và cho một điện tích và các phân tử hữu cơ đơn giản được hình thành. Mặc dù thí nghiệm đã được tranh luận ngay từ đầu, nhưng không ai thực hiện các tính toán để dự đoán bầu khí quyển sớm của Trái đất.
Tôi nghĩ rằng những tính toán này đã được thực hiện trước đây bởi vì họ rất khó khăn; Chúng tôi sử dụng một mã đặc biệt, Fegley, người đã hợp tác với Schaefer về sự phát triển của Io, mặt trăng lớn nhất của sao Mộc và cơ thể núi lửa nhất trong hệ mặt trời, là nguồn cảm hứng cho công việc của bầu khí quyển Trái đất thời kỳ đầu.
Nguồn gốc: Bản tin WUSTL
