Kleine meteorieten niet groter dan zandkorrels bevatten nieuwe aanwijzingen over de atmosfeer op de oude aarde, volgens wetenschappers.

IJzermicrometeorieten gevonden in oude bodems suggereren dat koolstofdioxide 2,7 miljard jaar geleden 25 tot 50 procent uitmaakte van de atmosfeer van de aarde, en die druk op zeeniveau kan lager zijn geweest dan vandaag, Onderzoekers van Penn State zeiden.

De meteorieten smolten terwijl ze door de atmosfeer vlogen en oxideerden toen ze atmosferische gassen tegenkwamen. Bewijs van de oxidatie blijft op de kleine fragmenten die op aarde landden. De monsters dienen als een unieke proxy voor omstandigheden in de bovenste atmosfeer, zeiden de wetenschappers.

"Dit is een veelbelovend nieuw hulpmiddel om de samenstelling van de bovenste atmosfeer miljarden jaren in het verleden te achterhalen, " zei Rebecca Payne, een promovendus in geowetenschappen en astrobiologie aan Penn State. Payne is hoofdauteur van de studie, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

Het werk bouwt voort op eerdere studies van de micrometeorieten die suggereerden dat vrije zuurstofmoleculen in de bovenste atmosfeer de meteorieten oxideerden. Die bevindingen zouden vereisen dat het zuurstofniveau op de oude aarde in de buurt komt van het huidige niveau, een verrassende conclusie die in tegenspraak is met de verwachte omstandigheden op de jonge planeet, zei Payne.

De onderzoekers voerden een nieuwe analyse uit met behulp van fotochemische en klimaatmodellen en bepaalden koolstofdioxide, geen zuurstof, waarschijnlijk diende als het belangrijkste oxidatiemiddel. Om dit mogelijk te maken, ze ontdekten dat koolstofdioxide minstens 25 procent van de atmosfeer moest uitmaken.

Die niveaus van koolstofdioxide zouden een warme planeet suggereren, maar uit ander klimaatbewijs blijkt dat de aarde destijds koel was en gedeeltelijk bedekt was door gletsjers. Lagere stikstofniveaus resulterend in een lagere druk zouden zowel hoge koolstofdioxideniveaus als koele omstandigheden mogelijk maken.

"Er zijn gegevens, waarnaar in onze krant wordt verwezen, die gedurende deze tijd lagere stikstofconcentraties ondersteunen, " zei Jim Kasting, Evan Pugh University Professor in de afdeling Geowetenschappen aan Penn State en Payne's adviseur. "Onze studie van de oxidatie van micrometeoriet komt overeen met die interpretatie. De mogelijkheid dat ons belangrijkste atmosferische gas, stikstof, in het verre verleden minder overvloedig was, is echt intrigerend."

De bevindingen kunnen helpen bij het verzoenen van meningsverschillen in eerdere studies over koolstofdioxide in het verre verleden en schattingen van klimaatmodellen, volgens de onderzoekers.

Eerdere schattingen van koolstofdioxideniveaus van miljarden jaren geleden zijn gebaseerd op paleosolen, of oude bodems, die de omstandigheden in de lagere atmosfeer beter kunnen weerspiegelen. Regionale verschillen zoals weer of bodembedekking kunnen ook van invloed zijn op paleosolmonsters, en de bevindingen uit deze studies spreken elkaar en klimaatmodellen vaak tegen, zeiden de wetenschappers.

"Het werd moeilijk om erachter te komen waar de overeenkomst had moeten zijn tussen verschillende paleosol-onderzoeken en klimaatmodellen, "Zei Payne. "Dit is interessant, omdat het een nieuw vergelijkingspunt is. Het kan ons helpen het juiste antwoord te vinden over atmosferische kooldioxide in het diepe verleden."