Анализ древних следов капель дождя дает подсказки о ранней атмосфере Земли

Исследователи из Исследовательского центра Эймса NASA представили на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско результаты изучения отпечатков капель дождя в вулканическом пепле возрастом около 2,7 млрд лет. Анализируя размер кратеров, оставленных каплями, ученые смогли оценить плотность атмосферы в то время, когда они упали.

Это исследование важно для решения так называемого «парадокса слабого молодого Солнца». В период от 2,4 до 5 млрд лет назад энергия Солнца была примерно на 30% слабее, чем сегодня, но Земля не была полностью замерзшей. Большинство ученых считают, что атмосфера служила «одеялом», удерживающим тепло. Для этого она должна была быть либо значительно плотнее современной, либо содержать много парниковых газов.

Исследователь NASA Санджой Сом, представлявший работу, предположил, что в воздухе того времени, вероятно, было много азота, но не было кислорода, а также больше парниковых газов, таких как метан (CH₄) и диоксид углерода (CO₂). Следы капель, найденные в Южной Африке, образовались, когда дождь падал на вулканический пепел, который затем был покрыт новыми слоями пепла. Измеряя размер кратеров, можно рассчитать скорость падения капель. Поскольку максимальный размер дождевых капель в прошлом не мог превышать современный, ученые смогли оценить плотность атмосферы, воссоздав условия в эксперименте: они сбрасывали капли воды с высоты 25 метров на свежий вулканический пепел из Исландии.

Результаты показали, что если капли были максимально возможного размера, плотность атмосферы должна была быть почти вдвое выше современной. Однако, поскольку самые крупные капли редки, более вероятно, что капли были меньше, а плотность воздуха — близка к сегодняшней. Это указывает на то, что для объяснения теплого климата ранней Земли в атмосфере должно было присутствовать значительное количество парниковых газов.