Lattergas kan have hjulpet med at varme den tidlige jord og give liv i luften

For mere end en æon siden, solen skinnede svagere end den gør i dag, men Jorden holdt sig varm på grund af en stærk drivhusgaseffekt, geovidenskabsteori holder. Astronomen Carl Sagan opfandt dette "det svage unge solparadoks, "og i årtier, forskere har ledt efter den rigtige balance af atmosfæriske gasser, der kunne have holdt den tidlige jord hyggelig.

En ny undersøgelse ledet af Georgia Institute of Technology tyder på, at lattergas, kendt for dets anvendelse som den tandlægende beroligende lattergas, kan have spillet en væsentlig rolle.

Forskergruppen udførte eksperimenter og atmosfærisk computermodellering, der i detaljer underbyggede en eksisterende hypotese om tilstedeværelsen af ​​lattergas (N2O), en kraftig drivhusgas, i den gamle atmosfære. Etableret forskning har allerede peget på høje niveauer af kuldioxid og metan, men de har måske ikke været rigelige nok til tilstrækkeligt at holde kloden varm uden hjælp fra N2O.

Jennifer Glass, en adjunkt ved Georgia Tech, og Chloe Stanton, tidligere en bachelor -forskningsassistent i Glass -laboratoriet ved Georgia Tech, offentliggjorde undersøgelsen i tidsskriftet Geobiologi ugen den 20. august, 2018. Deres arbejde blev finansieret af NASA Astrobiology Institute. Stanton er nu uddannet forskningsassistent ved Pennsylvania State University.

Ingen 'kedelig milliard'

Undersøgelsen fokuserede på midten af ​​den proterozoiske eon, for over en milliard år siden. Spredningen af ​​komplekst liv var stadig et par hundrede millioner år ude, og tempoet i vores planets udvikling forekom sandsynligvis vildledende langsomt.

"Folk i vores felt omtaler ofte dette midterste kapitel i Jordens historie for omkring 1,8 til 0,8 milliarder år siden som den" kedelige milliard ", fordi vi klassisk betragter det som en meget stabil periode, sagde Stanton, undersøgelsens første forfatter. "Men der var mange vigtige processer, der påvirkede hav- og atmosfærisk kemi i løbet af denne tid."

Kemi i midten af ​​det proterozoiske hav var stærkt påvirket af rigeligt opløseligt jern (Fe2+) i iltfrit dybt vand.

Gammel jernnøgle

"Havets kemi var helt anderledes dengang, "sagde Glass, undersøgelsens hovedforsker. "Dagens oceaner er godt iltede, så jern ruster hurtigt og falder ud af opløsningen. Oxygen var lav i proterozoiske oceaner, så de blev fyldt med jern hvilket er meget reaktivt. "

I laboratorieforsøg, Stanton fandt ud af, at Fe2+ i havvand reagerer hurtigt med nitrogenmolekyler, især nitrogenoxid, at give lattergas i en proces kaldet kemodenitrifikation. Dette lattergas (N2O) kan derefter boble op i atmosfæren.

Da Stanton tilsluttede de højere strømninger af lattergas til den atmosfæriske model, resultaterne viste, at lattergas kunne have nået ti gange nutidens niveauer, hvis midten af ​​proterozoiske iltkoncentrationer var 10 procent af dem i dag. Dette højere lattergas ville have givet et ekstra boost af den globale opvarmning under den svage unge sol.

Ånder lattergas

Dinitrogenoxid kunne også have været, hvad nogle gamle liv åndede.

Selv i dag, nogle mikrober kan indånde lattergas, når ilten er lav. Der er mange ligheder mellem de enzymer, som mikrober bruger til at indånde nitrogen- og lattergas og enzymer, der bruges til at indånde ilt. Tidligere undersøgelser har antydet, at sidstnævnte udviklede sig fra de to førstnævnte.

Georgia Tech-modellen giver en rigelig kilde til lattergas i gamle jernrige hav til dette evolutionære scenario. Og før proterozoikum, når ilt var ekstremt lavt, tidlige vandmikrober kunne allerede have vejret lattergas.

"Det er ganske muligt, at livet åndede lattergas længe før det begyndte at trække vejret ilt, "Glas sagde." Kemodenitrifikation kunne have givet mikrober en stabil kilde til det. "