Bruce Fegley undersöker en meteorit. Bildkredit: WUSTL Klicka för förstoring
Genom att använda primitiva meteoriter som kallas chondrites som deras modeller, har jord- och planetforskare vid Washington University i St. Louis gjort utgasningsberäkningar och visat att den tidiga jordens atmosfär var en minskande atmosfär, chock full av metan, ammoniak, väte och vattenånga.
Genom att upptäcka Bruce Fegley, doktor, Washington University professor i jord- och planetarvetenskaper i Arts & Sciences, och Laura Schaefer, laboratorieassistent, återuppliva en av de mest berömda och kontroversiella teorierna om livets ursprung, Miller 1953 -Urey-experiment, som gav organiska föreningar som är nödvändiga för att utveckla organismer.
Chondrites är relativt oförändrade materialprov från solnebulan. Enligt Fegley, som är chef för universitetets laboratorium för planetarisk kemi, har forskare länge trott att de är byggstenarna för planeterna. Ingen har dock någonsin bestämt vilken typ av atmosfär en primitiv kondritisk planet skulle generera.
"Vi antar att planeterna bildades av kondritiskt material, och vi delade upp planeten i lager, och vi använde sammansättningen av blandningen av meteoriter för att beräkna de gaser som skulle ha utvecklats från vart och ett av dessa lager", sa Schaefer. "Vi hittade en mycket minskande atmosfär för de flesta meteoritblandningar, så det finns mycket metan och ammoniak."
I en reducerande atmosfär är väte närvarande men syre är frånvarande. För att Miller-Urey-experimentet ska fungera är en reducerande atmosfär ett måste. En oxiderande atmosfär gör att det är omöjligt att producera organiska föreningar. Ändå anser en viktig kontingent av geologer att en vätgasfattig, koldioxidrik atmosfär fanns eftersom de använder moderna vulkaniska gaser som modeller för den tidiga atmosfären. Vulkaniska gaser är rika på vatten, koldioxid och svaveldioxid men innehåller ingen ammoniak eller metan.
"Geologer bestrider Miller-Urey-scenariot, men vad de verkar glömma är att när du monterar jorden ur chondriter har du utvecklat något olika gaser från att värma upp alla dessa material som har samlats för att bilda jorden. Våra beräkningar ger en naturlig förklaring för att få denna minskande atmosfär, säger Fegley.
Schaefer presenterade resultaten på det årliga mötet för Division of Planetary Sciences of the American Astronomical Society, som hölls 4-9 september i Cambridge, England.
Schaefer och Fegley tittade på olika typer av kondriter som jord- och planetforskare anser var viktiga för att göra jorden. De använde sofistikerade datorkoder för kemisk jämvikt för att ta reda på vad som händer när mineralerna i meteoriterna värms upp och reagerar med varandra. Till exempel, när kalciumkarbonat värms upp och sönderdelas, bildar det koldioxidgas.
"Olika föreningar i den kondritiska jorden sönderfaller när de värms upp, och de släpper gas som bildade den tidigaste jordatmosfären," sade Fegley.
Miller-Urey-experimentet innehöll en apparat i vilken placerades en reducerande gasatmosfär som man tänkte existera på den tidiga jorden. Blandningen upphettades och fick en elektrisk laddning och enkla organiska molekyler bildades. Medan experimentet har diskuterats från början hade ingen gjort beräkningar för att förutsäga den tidiga jordatmosfären.
"Jag tror att dessa beräkningar inte hade gjorts förut eftersom de är väldigt svåra; vi använder en speciell kod ”sade Fegley, vars arbete med Schaefer på utgasningen av Io, Jupiters största måne och den mest vulkaniska kroppen i solsystemet, fungerade som inspiration för det nuvarande tidiga jordatmosfärarbetet.
Ursprungskälla: WUSTL News Release
