Bruce Fegley onderzoekt een meteoriet. Afbeelding tegoed: WUSTL Klik om te vergroten
Met behulp van primitieve meteorieten, chondrieten genoemd, als model, hebben aarde- en planeetwetenschappers van de Washington University in St. Louis ontgassingsberekeningen uitgevoerd en aangetoond dat de atmosfeer van de vroege aarde een reducerende was, boordevol methaan, ammoniak, waterstof en waterdamp.
Met deze ontdekking doen Bruce Fegley, Ph.D., hoogleraar aard- en planetaire wetenschappen in de kunsten en wetenschappen van de Washington University, en Laura Schaefer, laboratoriumassistent, een van de beroemdste en meest controversiële theorieën over de oorsprong van het leven, de Miller uit 1953, nieuw leven in. -Urey experiment, dat organische verbindingen opleverde die nodig zijn om organismen te ontwikkelen.
Chondrieten zijn relatief ongewijzigde monsters van materiaal uit de zonnenevel. Volgens Fegley, hoofd van het Planetary Chemistry Laboratory van de universiteit, hebben wetenschappers lang gedacht dat ze de bouwstenen van de planeten waren. Niemand heeft echter ooit bepaald wat voor soort atmosfeer een primitieve chondritische planeet zou genereren.
'We gaan ervan uit dat de planeten uit chondritisch materiaal zijn gevormd, en we hebben de planeet in lagen opgedeeld, en we hebben de samenstelling van de mix van meteorieten gebruikt om de gassen te berekenen die uit elk van die lagen zouden zijn geëvolueerd', zei Schaefer. "We vonden een zeer reducerende atmosfeer voor de meeste meteorietmengsels, dus er is veel methaan en ammoniak."
In een reducerende atmosfeer is waterstof aanwezig, maar zuurstof ontbreekt. Om het Miller-Urey-experiment te laten werken, is een reducerende atmosfeer een must. Een oxiderende atmosfeer maakt het produceren van organische verbindingen onmogelijk. Toch gelooft een groot contingent van geologen dat er een waterstofarme, kooldioxide-rijke atmosfeer bestond omdat ze moderne vulkanische gassen gebruikten als model voor de vroege atmosfeer. Vulkanische gassen zijn rijk aan water, kooldioxide en zwaveldioxide, maar bevatten geen ammoniak of methaan.
"Geologen betwisten het Miller-Urey-scenario, maar wat ze lijken te vergeten is dat wanneer je de aarde uit chondrieten assembleert, er iets andere gassen ontstaan door het opwarmen van al deze materialen die zich hebben verzameld om de aarde te vormen. Onze berekeningen geven een natuurlijke verklaring voor het verkrijgen van deze reducerende atmosfeer, 'zei Fegley.
Schaefer presenteerde de bevindingen op de jaarlijkse bijeenkomst van de afdeling Planetary Sciences van de American Astronomical Society, die van 4-9 september in Cambridge, Engeland werd gehouden.
Schaefer en Fegley keken naar verschillende soorten chondrieten waarvan de aarde en planetaire wetenschappers denken dat ze een rol speelden bij het maken van de aarde. Ze gebruikten geavanceerde computercodes voor chemisch evenwicht om erachter te komen wat er gebeurt als de mineralen in de meteorieten worden opgewarmd en met elkaar reageren. Wanneer calciumcarbonaat bijvoorbeeld wordt opgewarmd en ontleed, vormt het kooldioxidegas.
"Verschillende verbindingen in de chondritische aarde vallen uiteen wanneer ze worden opgewarmd, en ze geven gas af dat de vroegste aardatmosfeer vormde", zei Fegley.
Het Miller-Urey-experiment bevatte een apparaat waarin een atmosfeer met reducerende gassen werd geplaatst die op de vroege aarde zou bestaan. Het mengsel werd verwarmd en kreeg een elektrische lading en er werden eenvoudige organische moleculen gevormd. Hoewel het experiment vanaf het begin is besproken, had niemand berekeningen gedaan om de vroege aardatmosfeer te voorspellen.
"Ik denk dat deze berekeningen nog niet eerder zijn uitgevoerd omdat ze erg moeilijk zijn; we gebruiken een speciale code ”, zei Fegley, wiens werk met Schaefer over de ontgassing van Io, Jupiter's grootste maan en het meest vulkanische lichaam in het zonnestelsel, als inspiratie diende voor het huidige vroege aardatmosfeerwerk.
Oorspronkelijke bron: WUSTL-persbericht
