Μερικά από τα παλαιότερα ίχνη αέρα που έχουν μελετηθεί ποτέ από επιστήμονες παγιδεύτηκαν μέσα σε βράχο πριν από 800 εκατομμύρια χρόνια. Σπάζοντας τον βράχο και επιτρέποντας στον αέρα να διαφύγει, η ομάδα που τον ανακάλυψε έμεινε έκπληκτη σχετικά με την αρχαία ατμόσφαιρα της Γης.
Όταν μελετούσαν την ατμόσφαιρα της Γης στο αρχαίο παρελθόν, οι επιστήμονες έπρεπε να βασίζονται σε έμμεσα στοιχεία για να εκτιμήσουν τις αφθονίες των στοιχείων. Αλλά αυτό δεν είναι εντελώς ιδανικό, καθώς περιλαμβάνει πολύπλοκες αναλύσεις και εκτιμήσεις. Μια άλλη μέθοδος είναι να εξετάσουμε τον αέρα που έχει παγιδευτεί στους πάγους της Ανταρκτικής.
«Σαν μια προϊστορική μύγα παγιδευμένη σε κεχριμπάρι την εποχή των δεινοσαύρων, τα ιπτάμενα λείψανα του προηγούμενου κλίματος της Γης -συμπεριλαμβανομένης της σκόνης, των φυσαλίδων αέρα, των θαλασσινών αλάτων, της ηφαιστειακής τέφρας και της αιθάλης από τις δασικές πυρκαγιές- μπορούν να καταλήξουν παγιδευμένα σε παγετώδεις πάγους για αιώνες», εξηγεί η Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA). «Για τους επιστήμονες του κλίματος, αυτά τα ευρήματα αφηγούνται μια ιστορία για το πώς το κλίμα και η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας έχουν αλλάξει εδώ και χιλιάδες χρόνια».
Ενώ η παραπάνω μέθοδος, έχει προσφέρει πρόσφατα δείγματα αέρα από την Εποχή του Πλειόκαινου, πριν από 5 εκατομμύρια χρόνια, η ιστορία της Γης είναι πολύ αρχαιότερη. Χάρη σε μια τεχνική που ανέπτυξε μια διεθνής ομάδα ερευνητών, έχουμε καταφέρει να μελετήσουμε ακόμη αρχαιότερα δείγματα αέρα, με αποτέλεσμα να έχουμε αποκτήσει στοιχεία για την ατμόσφαιρα τα οποία ανάγονται 815 εκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν.
Το 2016, μελετητές με επικεφαλής των γεωχημικό Δρ. Nigel Blamey, ερευνούσαν δείγματα αλίτη (ορυκτό άλας), από γεώτρηση πυρήνα από την Αυστραλία. Μέσα στον αλίτη, ήταν γνωστό ότι θα έβρισκαν μικρούς “εγκιβωτισμούς” – μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίων εγκλωβισμένες στο αλάτι. Οι εγκλωβισμένες αυτές φυσαλίδες θεωρούνται υπερβολικά μικρές για να μελετηθούν, αλλά η ομάδα τα κατάφερε, αξιοποιώντας μια νέα μέθοδο.
Πήραν δείγματα του αλίτη και τα έβαλαν σε έναν θάλαμο με κενό αέρος, προτού συνθλίψουν τα δείγματα σε μικρά κομμάτια, απελευθερώνοντας το αέριο που ήταν εγκλωβισμένο στο εσωτερικό τους.
Το αέριο που εκλύθηκε, κατέληξε σε δύο τετραπολικούς φασματογράφους μάζας για να αναλυθεί η σύνθεσή του. Με την τεχνική αυτή, η ομάδα κατάφερε ν’ αναλύσει το αέριο της ατμόσφαιρας της Γης πάνω από 800 εκατομμύρια χρόνια πριν.
Ανακαλύφθηκε το επίπεδο του οξυγόνου της ατμόσφαιρας πριν από 800 εκατομμύρια χρόνια
“Δεν έχουμε καταλήξει σχετικά με την περιεκτικότητα του οξυγόνου στη Γη πριν από 800 εκατομμύρια χρόνια, ή περισσότερο”, δήλωσε ο Blamey. “Ωστόσο, έχουμε εφεύρει μια άμεση μέθοδο ανάλυσης του περιεχομένου των εγκλωβισμένων σε απολιθώματα αερίων στην ατμόσφαιρα, και έχουμε ανακαλύψει ότι, το επίπεδο του οξυγόνου ήταν σχεδόν το μισό από το σημερινό”.
Αυτό μας εξέπληξε, καθώς πριν από τις εκτιμήσεις αυτές, το υπολογίζαμε κοντά στο μόλις 2% της ατμόσφαιρας της Γης τη συγκεκριμένη περίοδο.
Ερευνητική πρωτοπορία
“Με την μελέτη αυτή, μετρήθηκε με άμεσο τρόπο, για πρώτη φορά το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα που έδινε ζωή μέσω της αναπνοής στα πρώτα ζώα”, εξήγησε ο καθηγητής John Parnell, από τη Σχολή Γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου του Αμπερντίν, προστέθηκε σε μια ξεχωριστή δήλωση.
“Μετρήσαμε το οξυγόνο στο 10.3 % έως 13.4 % της ατμόσφαιρας, το οποίο μπορεί να αρκούσε για την ανάπτυξη των ζώων. Συγκριτικά, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο της σημερινής ατμόσφαιρας της Γης είναι 20.9%”.
“Το πραγματικά σημαντικό στοιχείο που προκύπτει από την μελέτη είναι το γεγονός ότι, ουσιαστικά ανακαλύψαμε ένα πραγματικό δείγμα της ατμόσφαιρας, εκεί όπου οι προγενέστερες μελέτες αξιοποιούσαν έμμεσες μεθόδους. Αποκτήσαμε μια αρκετά καλή εικόνα για το πώς μπορούμε να αποκτήσουμε πρόσβαση στην αρχαία ατμόσφαιρα και, χαιρόμαστε που ακολουθήσαμε τη διαίσθησή μας”.
Ενδοιασμοί για την μεθοδολογία
Μπορεί το αέριο να είναι πράγματι πανάρχαιο, αλλά υπάρχουν ορισμένοι που αναρωτιούνται αν η ομάδα, έχει λάβει υπόψη της τα διαλυμένα αέρια. Μία ομάδα, πραγματοποιεί μια δεύτερη ανάλυση, βάζοντας τα επίπεδα του οξυγόνου πιο κοντά στο 6.6 %, το οποίο είναι μεν πιο χαμηλό αλλά εξακολουθεί να είναι εντυπωσιακά υψηλό – σε σχέση με τις προγενέστερες προσδοκίες των επιστημόνων.
Από τότε, η ομάδα, έχει τελειοποιήσει τις τεχνικές και τα πρωτόκολλα για τη χρονολόγηση του αρχαίου αερίου που είναι εγκλωβισμένο στον αλίτη, ενώ η μέθοδός τους, θα μπορούσε να προσφέρει νέα στοιχεία για την αρχαία ατμόσφαιρα της Γης, καθώς και τις συνέπειες που είχε στη ζωή.