Tín dụng hình ảnh: Stanford
Nếu một cỗ máy thời gian có thể đưa chúng ta trở lại 4,6 tỷ năm trước khi sinh Trái đất, chúng ta sẽ thấy mặt trời của chúng ta tỏa sáng ít hơn 20 đến 25% so với ngày nay. Không có nhà kính trần gian để bẫy năng lượng mặt trời và làm ấm bầu không khí, thế giới của chúng ta sẽ là một quả cầu băng. Cuộc sống có thể không bao giờ phát triển.
Nhưng sự sống đã phát triển, vì vậy khí nhà kính phải có mặt để sưởi ấm Trái đất. Bằng chứng từ hồ sơ địa chất cho thấy sự phong phú của khí carbon dioxide nhà kính. Khí mê-tan có lẽ cũng có mặt, nhưng khí nhà kính đó không phải là dấu vết địa chất đủ để phát hiện một cách chắc chắn. Oxy phân tử không phải là xung quanh, chỉ ra đá từ thời đại, có chứa cacbonat sắt thay vì oxit sắt. Dấu vân tay của các dòng chảy, đại dương lỏng và khoáng chất hình thành từ sự bốc hơi xác nhận rằng 3 tỷ năm trước, Trái đất đủ ấm cho nước lỏng.
Bây giờ, hồ sơ địa chất được tiết lộ trong một số tảng đá lâu đời nhất của Earth Trái đất đang kể một câu chuyện đáng ngạc nhiên về sự sụp đổ của nhà kính đó - và sự tái sinh sau đó của nó. Nhưng đáng ngạc nhiên hơn nữa, theo các nhà khoa học Stanford, người báo cáo những phát hiện này trong số ra ngày 25 tháng 5 của tạp chí Geology, là vai trò quan trọng mà đá đóng vai trò trong sự tiến hóa của bầu khí quyển sơ khai.
Đây thực sự là lần đầu tiên chúng tôi cố gắng ghép lại một bức tranh về việc bầu không khí sớm, khí hậu sớm và sự tiến hóa lục địa sớm song hành như thế nào, ông Donald R. Lowe, giáo sư khoa học địa chất và môi trường, người đã viết giấy với Michael M. Tice, một sinh viên tốt nghiệp điều tra cuộc sống sớm. Chương trình Exobiology của NASA tài trợ cho công việc của họ. Trong quá khứ địa chất, khí hậu và khí quyển thực sự bị ảnh hưởng sâu sắc bởi sự phát triển của các lục địa.
Kỷ lục trong đá
Để kết hợp các manh mối địa chất về bầu không khí ban đầu như thế nào và nó phát triển như thế nào, Lowe, một nhà địa chất học, đã dành hầu như mỗi mùa hè kể từ năm 1977 ở Nam Phi hoặc Tây Úc để thu thập những tảng đá, theo nghĩa đen, cũ hơn những ngọn đồi. Một số trong những tảng đá cổ xưa nhất của Earth, chúng có khoảng 3,2 đến 3,5 tỷ năm tuổi.
Nói chung, càng đi xa, bạn càng khó tìm thấy một kỷ lục trung thành, những hòn đá mà thiên đường đã bị xoắn và vắt và biến chất và bị thay đổi, khác, Low Low nói. Cấm chúng tôi nhìn lại gần như kỷ lục trầm tích.
Sau khi đo và lập bản đồ đá, Lowe mang các mẫu trở lại Stanford để cắt thành các phần mỏng đến mức các đặc điểm của chúng có thể được tiết lộ dưới kính hiển vi. Cộng tác viên tham gia vào các phân tích địa hóa và đồng vị và mô hình hóa máy tính tiết lộ thêm về lịch sử đá đá.
Hồ sơ địa chất kể một câu chuyện trong đó các lục địa đã loại bỏ khí carbon dioxide nhà kính khỏi bầu khí quyển ban đầu có thể nóng đến 70 độ C (158 F). Lúc này Trái đất chủ yếu là đại dương. Nó quá nóng để có bất kỳ mũ băng cực. Lowe đưa ra giả thuyết rằng mưa kết hợp với carbon dioxide trong khí quyển để tạo ra axit carbonic, làm phong hóa các dãy núi của lớp vỏ lục địa mới hình thành. Axit carbonic phân ly để tạo thành các ion hydro, tìm thấy các cấu trúc của khoáng chất phong hóa và bicarbonate, được đưa xuống sông và suối để lắng đọng dưới dạng đá vôi và các khoáng chất khác trong trầm tích đại dương.
Theo thời gian, những phiến đá khổng lồ của lớp vỏ đại dương đã bị kéo xuống hoặc chìm xuống lớp vỏ Trái đất. Cacbon bị khóa trong lớp vỏ này về cơ bản đã bị mất, gắn liền trong 60 triệu năm hoặc do đó, nó đã lấy các khoáng chất để tái chế trở lại bề mặt hoặc thoát ra khỏi núi lửa.
Bầu không khí nóng ban đầu có lẽ cũng chứa khí mê-tan, Lowe nói. Khi mức độ carbon dioxide giảm do thời tiết, tại một số điểm, mức độ carbon dioxide và methane trở nên bằng nhau, ông phỏng đoán. Điều này khiến khí mê-tan được aerosol hóa thành các hạt mịn, tạo ra một đám mây giống như ngày nay có mặt trong bầu khí quyển của Titan Saturn mặt trăng Titan. Hiệu ứng Titan Titan này đã xảy ra trên Trái đất cách đây 2,7 đến 2,8 tỷ năm.
Hiệu ứng Titan đã loại bỏ khí mêtan khỏi khí quyển và khói mù lọc ra ánh sáng; cả hai đều gây ra sự làm mát hơn nữa, có lẽ nhiệt độ giảm từ 40 đến 50 độ C. Cuối cùng, khoảng 3 tỷ năm trước, nhà kính vừa sụp đổ, Lowe và Tice đưa ra giả thuyết, và cuộc băng hà đầu tiên của Trái đất có thể đã xảy ra cách đây 2,9 tỷ năm.
Sự gia tăng sau mùa thu
Ở đây, những tảng đá tiết lộ một vòng xoắn kỳ lạ trong câu chuyện - sự tái sinh cuối cùng của nhà kính. Nhớ lại rằng 3 tỷ năm trước, Trái đất thực chất là Waterworld. Có weren bất kỳ thực vật hoặc động vật để ảnh hưởng đến bầu không khí. Ngay cả tảo cũng đã phát triển chưa. Các vi khuẩn quang hợp nguyên thủy đã xuất hiện và có thể đã đóng một vai trò trong việc tạo ra khí mê-tan và sử dụng carbon dioxide nhỏ.
Chừng nào phong hóa lục địa nhanh chóng tiếp diễn, carbonate đã đọng lại trên lớp vỏ đại dương và chìm vào thứ mà Lowe gọi là một cơ sở lưu trữ lớn, nơi giữ phần lớn carbon dioxide trong khí quyển.
Nhưng khi carbon dioxide được loại bỏ khỏi khí quyển và hòa vào đá, thời tiết chậm lại - có ít axit carbonic làm xói mòn các ngọn núi và các ngọn núi đang trở nên thấp hơn. Nhưng núi lửa vẫn phun vào khí quyển một lượng lớn carbon từ lớp vỏ đại dương tái chế.
Vì vậy, cuối cùng, mức độ carbon dioxide tăng trở lại, 190 Lowe nói. Có thể nó không bao giờ trở lại mức 70 độ C rực rỡ, nhưng có lẽ nó đã leo lên để làm cho Trái đất ấm trở lại.
Mùa hè này, Lowe và Tice sẽ thu thập các mẫu cho phép họ xác định nhiệt độ của khoảng thời gian này, khoảng 2,6 đến 2,7 tỷ năm trước, để hiểu rõ hơn về việc Trái đất nóng như thế nào.
Các lục địa mới hình thành và phong hóa, một lần nữa lấy carbon dioxide ra khỏi khí quyển. Khoảng 3 tỷ năm trước, có thể 10 hoặc 15% diện tích hiện tại của Trái đất trong lớp vỏ lục địa đã hình thành. Khoảng 2,5 tỷ năm trước, một lượng lớn vỏ lục địa mới đã hình thành - khoảng 50 đến 60% diện tích hiện tại của vỏ lục địa. Trong chu kỳ thứ hai này, sự phong hóa của lượng đá lớn hơn gây ra sự làm mát khí quyển thậm chí còn lớn hơn, tạo ra một dòng sông băng sâu khoảng 2,3 đến 2,4 tỷ năm trước.
Trong vài triệu năm qua, chúng ta đã dao động qua lại giữa các kỷ nguyên băng hà và liên vùng, Lowe nói. Chúng tôi đang ở trong một thời kỳ liên kết ngay bây giờ. Đó là một quá trình chuyển đổi - và các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu mức độ biến đổi khí hậu toàn cầu do con người gây ra trong lịch sử gần đây so với quá trình gây ra bởi các quá trình tự nhiên qua các thời đại.
Thay đổi, chúng tôi làm phiền hệ thống với tốc độ vượt xa những người có đặc điểm thay đổi khí hậu trong quá khứ, theo Low Lowe. Tuy nhiên, hầu như tất cả các thí nghiệm, hầu như tất cả các biến thể và tất cả các thay đổi khí hậu mà chúng tôi đang cố gắng hiểu ngày hôm nay đã xảy ra trước đây. Thiên nhiên đã thực hiện hầu hết các thí nghiệm này. Nếu chúng ta có thể phân tích khí hậu cổ đại, các thành phần khí quyển và sự tương tác giữa lớp vỏ, khí quyển, cuộc sống và khí hậu trong quá khứ địa chất, chúng ta có thể thực hiện một số bước đầu tiên để hiểu những gì đang xảy ra hôm nay và có khả năng xảy ra vào ngày mai.
Nguồn gốc: Phát hành tin tức Stanford
