Свободный кислород присутствовал в атмосфере Земли уже 3,8 млрд лет назад - на 800 млн лет раньше, чем предполагали некоторые исследователи. К такому выводу пришла группа ученых под руководством профессора Копенгагенского университета Роберта Фрая, сообщает скандинавский научный интернет-портал sciencenordic.com.

Земля в архейский эонФрай пришел к такому выводу, проведя изотопный анализ самых старых горных пород на планете - полосчатых железнорудных формаций на западе Гренландии, возраст которых составляет 3,7 - 3,8 млрд лет. Он обнаружил, что типы встречающихся в них изотопов урана и особенно хрома свидетельствуют о том, что данные металлы уже в то время подвергались окислению, а наиболее очевидным объяснением данного факта является присутствие в атмосфере кислорода, хотя, вероятно, в очень небольших количествах.

"Откровенно говоря, я был шокирован полученными результатами, когда впервые их просматривал, - говорит Фрай. - Мы имеем дело с очень деликатной областью науки, геологических свидетельств, относящихся к тому времени немного, и большая часть научного сообщества не верит в возможность наличия свободного кислорода в ту эпоху. Мне пришлось выслушать мнения многих критически настроенных коллег, а на то, чтобы опубликовать статью, ушло больше года. Однако я провел очень тщательные расчеты, изучив целый ряд образцов, и уверен в точности результатов".

В настоящий момент Фрай изучает изотопы серы и фосфора в составе осадочных пород гренландской формации Исуа. По его словам, результаты этой работы позволят составить представление о том, какова могла быть максимальная концентрация кислорода в атмосфере на заре архея - 3,8 млрд лет тому назад, всего через 750 млн лет после образования Земли. Выводы ученого и его коллег могут существенно повлиять на представления науки о ходе эволюционных процессов, протекавших в период ранней юности планеты.

Именно в те времена, когда завершилась последняя метеоритная бомбардировка Земли и сформировалась земная кора, на планете возникла жизнь. При этом, по словам Фрая, науке до сих пор неизвестно, нуждались ли первые из бактерий в кислороде, который считается одним из главных двигателей эволюции, или нет. Его присутствие в атмосфере 3,8 млрд лет назад может быть результатом деятельности фотосинтезирующих бактерий, вырабатывавших кислород. При этом Фрай допускает, что в то время могли возникнуть уже и аэробные организмы, которые, в свою очередь, нуждались в кислороде, однако могли существовать и при его концентрации в десятки тысяч раз меньше нынешней.

"Полученные нами результаты позволяют предположить, что эволюция протекала не так, как предполагалось ранее, - утверждает исследователь. - Всем нам хочется узнать, как возникла жизнь, понять каковы корни человечества. Эти камни - максимум того, насколько далеко мы можем продвинуться вглубь истории, по крайней мере на нашей планете".

Гипотеза Фрая вызывает целый ряд вопросов у его коллег. Главным из них является то, почему на насыщение атмосферы кислородом ушло так много времени, если фотосинтезирующие организмы существовали уже в эоархее (раннем архее).

Статья Фрая и его коллег опубликована в цифровом научном журнале Scientific reports, который выпускает международная издательская компания Nature Publishing Group.

Источник: ТАСС

..Из чего следует, что Земля на момент удара имела плотную атмосферу. И любой расчёт такого события показывает, что эту атмосферу она должна была потерять.

Так вот, ещё не зная об этих данных по датировке столкновения Земли с загадочной Тейей, планетолог Сара Стюарт (Sarah Stewart) из Гарвардского университета (США) вместе с коллегами разработала модель, в которой такое событие ведёт к потере нашей планетой атмосферы. Свои модельные результаты учёные представили на конференции, посвящённой происхождению Луны. Мероприятие проходило в Лондоне (Великобритания) в конце сентября.

В своих изысканиях учёные с особым пристрастием проследили судьбу гелия и неона — газов, распространённых по всей Солнечной системе и сегодня почти отсутствующих на Земле. И если дефицит гелия можно объяснить его лёгкостью и «уходом» в космическое пространство, то с неоном о лёгкости говорить не приходится.

Возможно, именно так всё и было. (Иллюстрация NASA / JPL-Caltech.).. Проанализировав образцы из нынешней Исландии, взятые со дна Срединно-Атлантического хребта, профессор Стюарт и Ко выяснили, что в нижележащих слоях планеты следы присутствия гелия и неона всё-таки есть, причём довольно обильные. То есть несколько миллиардов лет назад оба газа на Земле были. Но где всё это сегодня? Почему планету покинул сравнительно тяжёлый неон? «Для столь драматической перемены недостаточно просто снять крышку с банки; нет, оказавшись в катастрофическом событии по типу гигантского столкновения, вам придётся одномоментно вышвырнуть сразу всю атмосферу», — полагает г-жа Стюарт. 

Вот только расчёты показывают, что даже очень сильное столкновение, такое как межпланетное соударение Земля — Тейя, само по себе не в состоянии обеспечить то соотношение неона в нижних и верхних слоях планеты, которое наблюдается на практике. Вывод: Земля теряла свою атмосферу не один раз, а несколько. В результате серии столкновений поверхность превратилась в океан расплавленной лавы, вскоре застывавшей, а потом снова становившейся жидкой. Коллизия Земля — Тейя, скорее всего, была последней и наиболее значимой из таких событий, вдобавок к добиванию первоначально газовой оболочки нашей планеты ещё и создавшей из её же обломков крупный спутник.

Всё это замечательно, скажете вы, но чем это мы тут дышим? Действительно, если атмосфера однажды была потеряна, её нынешнее существование требует объяснений. Исследовательница полагает, что за нашу новую атмосферу «второго поколения» во многом ответственны планетезимали, которые продолжали обрушиваться на Землю уже после её клинча с Тейей. Впрочем, эта теория не учитывает недавних исследований, представленных на той же конференции и показывающих, что столкновение, породившее Луну, случилось не 4,5 млрд лет назад, вскоре после начала формирования планет, а на 100–200 млн лет позже. В свете этих цифр падение на Землю планетезималей выглядит труднообъяснимым, ибо через пару сотен миллионов лет после появления планеты планетезималей в Солнечной системе уже не должно быть.

В любом случае, что бы ни принесло на Землю газы и воду, которых она в значительной степени лишилась в результате серии гигантских столкновений, мы просто обязаны похвалить молодую планету за талант к восстановлению. Потерять вещества по массе больше Луны, пережить встречу с планетой, превышающей Марс, и после этого не только восстановить плотную атмосферу, но даже родить нас с вами... Это нечто. И это то, что свидетельствует об огромном запасе устойчивости, который есть у землеподобных планет как потенциальной колыбели разумной жизни.

Отчёт об исследовании будет опубликован в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Геологи установили, что кислород присутствовал в атмосфере Землю большую часть ее истории. Следовательно, первые фотосинтезирующие организмы возникли гораздо раньше, чем принято считать.

Кислород появился в атмосфере Земли уже 3 млрд лет назад Об этом говорится в статье датских исследователей из Копенгагенского университета, опубликованной в свежем выпуске журнала Nature.

Считается, что почти половину своей 4,5-миллиардной истории Земля провела без кислородной атмосферы. Впервые в ощутимых количествах кислород появился на нашей планете во время так называемой кислородной революции около 2,3 миллиардов лет назад - его стали выделять фотосинтезирующие бактерии. Об увеличении концентрации кислорода говорят окисленные породы, в тот период впервые появляющиеся в геологической летописи.

Однако авторы статьи выяснили, что кислород стал поступать в атмосферу на 700 миллионов лет раньше. Об этом свидетельствует анализ образцов палеопочвы возрастом 3 миллиарда лет, собранных в Южной Африке. Ученые обнаружили, что в палеопочве наблюдается пониженное содержание изотопа хрома-53. Это говорит об активных процессах окисления, при которых хром с валентностью III переходил в хром с валентностью IV.

Дело в том, что хром-53 накапливается преимущественно в окисленной форме, а затем соединения хрома IV вымываются, что понижает общее содержание изотопа. Исходя из особенностей этого процесса, геологи вычислили, что 3 миллиарда лет назад концентрация кислорода в атмосфере составляла 3 на 10 в минус 4-ой степени от нынешнего уровня. Почти наверняка он имел биогенное происхождение, поскольку за счет чисто абиотических процессов так много O₂ образоваться не может.

«Наше исследование доказывает, что аэробные формы жизни и фотосинтез, при котором выделяется кислород, появились очень рано», -- пояснил Шон Кроув, один из авторов работы.

Источник: infox.ru

Атмосферу не напрасно величают воздушным океаном: океан и есть. И точно так же, как океан, атмосфера битком набита миллионами форм микроскопической жизни. Аэропланктон, как его иногда называют, переносит заболевания и засеивает облака (тем самым оказывая влияние на погоду и климат). Подобно своим морским собратьям, которых несут волны и течения, аэропланктон пролетает тысячи километров с сезонными ветрами, бурями и даже смогом.

Вулкан Павлова на Аляске (фото Brandon Wilson / AVO).Поскольку добраться до того или иного места он может самыми разными способами, недавнее обнаружение микрофоссилий в вулканических отложениях Йеллоустона (США) и Тараверы (Новая Зеландия) само по себе не означало, что микробы способны оседлать ещё и извержения. Однако новое исследование подтвердило: способны!

Исследователи изучили окаменелости диатомовых водорослей, которые сохранились в породах, выброшенных на поверхность новозеландским вулканом Таупо 25,4 тыс. лет назад. В отличие от других, это извержение произошло под озером (озером Хука) и, следовательно, должно было привести к смешиванию магмы и воды, изобиловавшей фитопланктоном. Получившаяся комбинация вулканического пепла, пемзы и фрагментов пород была унесена за сотни километров прочь от вулкана влажными атмосферными течениями.

В общей сложности авторы проанализировали 22 образца отложений из 11 локаций; некоторые из них располагались в 850 км от места извержения. В каждом из образцов выявлено по крайней мере 300 целых или частичных створок диатомовых водорослей, так что можно было судить о составе отдельных популяций диатомей. Конечно, для сравнения изучили отложения со дна озера. Наконец, чтобы исключить возможное попадание в число микрофоссилий обитателей других сред, проанализировали слои отложений непосредственно до и после извержения.

Результаты ясно говорят о том, что диатомеи в вулканических отложениях аналогичны тем, которые находились в образцах осадка из озера Хука. Иными словами, они имеют общее происхождение. Несмотря на то что образцы порой разделяли сотни километров, они были удивительно схожи друг с другом и отличны от местных. Более того, из трёх наиболее распространённых видов, обнаруженных в образцах обоих типов, два обычно встречаются в озёрах по всему миру, а третий можно найти только в глубоких водоёмах вулканического региона Северного острова Новой Зеландии.

Основываясь на своих выводах, авторы постулируют, что взаимодействие между магмой и озером Хука во время извержения выдернуло значительное количество пресноводных микробов не только из толщи воды, но также из примерно 300-метрового слоя донного осадка. По их мнению, вулканические отложения содержат почти 0,6 км³ останков диатомовых водорослей.

Хотя авторы не могут с уверенностью утверждать, пережили диатомеи внезапное путешествие или нет, есть данные, что некоторые виды успешно переносят перепады температур и периоды длительной сушки, то есть как раз те условия, в которых оказались микроорганизмы из отложений. Учёные также предполагают, что процессы конденсации, замораживания и агрегации частиц, которые происходят в насыщенных влагой вулканических выбросах, могли покрыть диатомовые водоросли (или более выносливые микробы вроде термофильных бактерий) защитной плёнкой из мелкого пепла, воды или льда.

Выжившие в этих испытаниях микроорганизмы могли породить новые популяции в прежде недоступных им местах. Со временем подобные миграции меняют среду и даже приводят к появлению новых видов. Возможно, такие «мокрые» извержения сыграли важную роль в распространении огромного разнообразия микробов в истории Земли.

Несколько более практическое значение исследования заключается в том, что микроорганизмы могут служить биологическими маркерами извержений. Микрофоссилии содержат ценную информацию о месте, времени и динамике отдельных извержений — точно так же, как аэропланктон позволяет учёным проследить источник и вычислить возраст воздушных масс.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

   Раннюю жизнь на Земле от ультрафиолетовых лучей защищал метан.                                

Раннюю жизнь на Земле от ультрафиолетовых лучей защищал метан Наша планета в юности была вовсе не голубой, как сейчас. Из космоса она, очевидно, была очень похожа на нынешний Титан, второй по размерам спутник нашей Солнечной системы и крупнейший спутник Сатурна. Землю окутывала плотная дымка красноватого оттенка, через которую было трудно что-либо разглядеть; а океан благодаря растворенному в воде железу был зеленого цвета.

Именно такой, пишет журнал Science, была Земля в своей юности. Согласно результатам нового исследования ученых университета Колорадо, несколько миллиардов лет назад ее окружала густая дымка. Эта дымка, как щит, защищала ранние формы жизни от губительного воздействия ультрафиолетового излучения.

Дымка в основном состояла из соединений метана и азота, образовавшихся в результате реакции этих газов со светом. Этот щит не только защищал Землю от ультрафиолета, но и позволял скапливаться таким газам, как аммиак. Это способствовало возникновению парникового эффекта и, возможно, уберегло планету от полного замерзания.

Углеводородные аэрозоли, главный компонент дымки, блокировали ультрафиолетовые лучи, но пропускали к Земле видимый свет.

До этого исследования наиболее распространенной считалась теория, согласно которой атмосфера нашей планеты примерно 3 млрд лет назад состояла из азота с небольшими вкраплениями двуокиси углерода, метана, водорода и водяных паров.

Климатические модели утверждают, что одной двуокиси углерода в атмосфере юной Земли было слишком мало для того, чтобы ее согреть, поэтому в ней должны были присутствовать и другие парниковые газы. Главным и наиболее логичным кандидатом является метан, который могли производить ранние формы жизни.

Считается, что в архейский эон (3,8--2,6 млрд лет назад) на Землю попадало на 20--30% меньше солнечной энергии, чем сейчас. С другой стороны, имеются как геологические, так и биологические свидетельства того, что температура поверхности планеты в те давние времена была такой же высокой или даже еще выше, чем сейчас.

Колорадские ученые воспользовались компьютерами Национального центра атмосферных исследований США для моделирования возникновения дымки над Титаном. Титан, на котором не так давно обнаружили возможность существования примитивных форм жизни, попал под пристальное внимание астрономов в 2004 году, когда к Сатурну подлетела космическая обсерватория «Кассини». Благодаря собранной ею информации стало ясно, что Титан является единственным спутником в нашей Солнечной системе, который обладает и плотной атмосферой, и жидкостью на поверхности.

Ученые из университета Колорадо пришли к выводу, что дымка Земли миллиарды лет назад была похожа на плотную атмосферу современного Титана.

В архее в атмосфере Земли озонового слоя, защищающего на ней все живое, еще не было. Ученые из Колорадо полагают, что в архейском эоне в атмосфере Земли ежегодно появлялось приблизительно 100 млн тонн дымки. Ключевым компонентом этой системы был метан, который не только защищал Землю от ультрафиолета, но и защищал находившиеся под ним атмосферные газы, включая такой сильный парниковый газ, как аммиак. Это и помогло нашей планете не замерзнуть.

Сейчас перед учеными стоит задача -- выяснить, откуда метан появился в таких количествах. Если его не производили ранние формы жизни, то он мог появиться вследствие извержений вулканов.

Новое исследование ученых университета Колорадо, очевидно, вновь вызовет интерес к сенсационному эксперименту Стэнли Миллера и Гарольда Урея почти 60-летней давности, которые соединили в пробирке метан с аммиаком, азотом и водой, пропустили через раствор ток, имитируя действие молнии или сильной ультрафиолетовой радиации, и получили маленькую лужицу аминокислот -- кирпичиков жизни.

Теория о том, что Земля в первые годы своего существования была накрыта газообразным облаком из метана и аммиака, родилась в 60-е годы прошлого века, но со временем была отвергнута. В 70--80 годы считалось, что атмосфера юной планеты напоминала атмосферу Марса и Венеры с их высоким уровнем СО₂. Однако и эта теория оказалась несостоятельной. Так как богатая двуокисью углерода атмосфера с большим трудом производила органические молекулы, ученые в попытках объяснения жизни начали исследовать подводные вулканические впадины и астероиды.

Источник: ВРЕМЯ НОВОСТЕЙ

Несмотря на сухие ветра и ультрафиолетовое излучение, бактерии не только выживают в верхних слоях атмосферы, но и влияют на погоду и климат.

Фото iStockphoto / Thinkstock Костас Константинидис их Технологического института штата Джорджия (США) и его коллеги проанализировали образцы воздуха, которые были взяты в ходе шестинедельного проекта по изучению ураганов, организованного НАСА в 2010 году.

В воздушных массах на высоте около 10 км над Мексиканским заливом, Карибским морем, Атлантическим океаном и континентальной частью США выявлено 314 семейств бактерий. В среднем в кубометре содержалось 5 100 клеток. Свыше 60% микробов были ещё живы. Интересно, что на бактерии пришлось около 20% общего количества частиц — биологических и небиологических: это более высокий показатель, чем в атмосфере близ поверхности планеты.

Одна из ближайших задач — выяснить роль этих организмов.

Генетический анализ показал, что некоторые микробы в верхних слоях атмосферы имеют отношение к бактериям, ускоряющим образование кристаллов льда и конденсацию облаков. Нуклеация, как известно, происходит, когда молекулы воды в воздухе осаждаются на пылинках или частицах сажи. В этой роли, по-видимому, могут выступать и микроорганизмы. В зависимости от температуры такие скопления иногда перерастают в крупные капли воды или шарики льда, а последние — в дождевые или снеговые тучи.

Новые данные подтверждают гипотезу о том, что бактериальные сообщества могут повлиять на погоду и климат, особенно в верхних слоях атмосферы, где пыли сравнительно мало.

Образцы, собранные до, во время и после двух ураганов, также позволили изучить воздействие экстремальных погодных условий на атмосферный микробиом: бури поднимают высоко в небо большое количество новых клеток, в том числе фекальных бактерий.

Бактериальный состав разнится в зависимости от места и времени, но во всей выборке ядро микробиома составляли одни и те же 17 видов бактерий. Они, вероятно, питаются щавелевой кислотой — одним из самых распространённых в небе соединений. Возможно, даже размножаются...

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник; КОМПЬЮЛЕНТА

Братья и сёстры Титана должны ему завидовать. В то время как лица большинства спутников Сатурна рябы из-за древних кратеров, Титан (самый большой из них) выглядит гораздо моложе. Дюны, состоящие из углеводородного песка, медленно, но верно заполняют кратеры, по данным нового анализа данных космического аппарата «Кассини».

Это первая попытка количественно оценить роль погоды в изменении поверхности Титана. «На соседних лунах видны тысячи и тысячи кратеров, а обзор 50% поверхности Титана в высоком разрешении позволил обнаружить лишь шестьдесят, — отмечает Кэтрин Нейш из Центра космических полётов НАСА им. Годдарда. — Возможно, кратеров там намного больше, но они не видны из космоса, ибо подверглись эрозии».

Титан — единственная луна Солнечной системы с плотной атмосферой и единственное (если не считать Землю) тело с морями и озёрами (правда, при температуре около 94 К они наполнены метаном и этаном).

Г-жа Нейш и её коллеги сравнили Титан с Ганимедом — спутником Юпитера, который тоже имеет кору из водного льда. Условия на поверхности двух лун очень похожи, разница лишь в том, что на Ганимеде отсутствует атмосфера, то есть нет ни ветра, ни дождя, размывающих поверхность.

Отношение средней глубины к диаметру кратеров на Ганимеде рассчитывалось по стереоизображениям, полученным космическим аппаратом «Галилео». Информацию о Титане предоставил радар «Кассини». Оказалось, что в среднем кратеры Титана на сотни метров меньше, то есть некий процесс приводит к их более активному заполнению.

Относительно свежий кратер Синлап (слева) и сильно деградировавший Сой (справа). Диаметр обоих — около 80 км. (Изображение NASA / JPL-Caltech / ASI / GSFC.)Атмосфера Титана состоит в основном из азота с примесью метана и других, более сложных молекул из водорода и углерода. Происхождение тамошнего метана остаётся загадкой, ибо в атмосфере он расщепляется солнечным светом за относительно короткое время. Фрагменты молекул метана затем воссоединяются и образуют более сложные углеводороды в верхних слоях атмосферы, формируя густой смог грязно-персикового цвета, который скрывает поверхность из виду. Некоторые крупные частицы в конечном счёте выпадают дождём и на поверхности связываются, превращаясь в песчинки.

Титан на фоне Сатурна и его колец в естественных цветах (изображение NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)«Поскольку песок, судя по всему, создан из атмосферного метана, это вещество должно было присутствовать в атмосфере Титана как минимум несколько сотен миллионов лет, чтобы успеть заполнить кратеры до наблюдаемого уровня», — говорит г-жа Нейш. По оценке учёных, Солнце должно было уничтожить метан за считанные десятки миллионов лет, поэтому либо в прошлом его было значительно больше, либо Титан постоянно пополняет его атмосферные запасы из некоего загадочного источника.

Возможно, в заполнении кратеров принимают участие и другие процессы — например, потоки жидкого метана и этана. Однако в этом случае заполнение сначала идёт очень быстро, а затем замедляется, когда из-за этой эрозии края кратера становятся менее крутыми. И тогда исследователи увидели бы на изображениях множество частично заполненных кратеров. Но в действительности они находятся на самых разных стадиях заполнения, что указывает на процесс, который делает это с постоянной скоростью. Несомый ветром песок — лучший кандидат.

Чем твёрже материал, находящийся под давлением, тем медленнее он течёт. Но течёт. Это справедливо и для водного льда, из которого в основном состоит кора Ганимеда и Титана. Не исключено, что некоторые из мелких кратеров на Титане просто намного старше или испытали тепловой поток более высокой температуры, чем кратеры точно такого же размера на Ганимеде.

Однако в условиях крайне низких температур на Титане лёд не может течь с такой скоростью, чтобы вызвать столь большую разницу в размерах с кратерами Ганимеда. К тому же лёд заполняет кратеры примерно таким же образом, как и вязкая жидкость, а это, как мы выяснили выше, не соответствует данным наблюдения.

Стоит отметить, что все изученные кратеры находятся в пределах примерно 30° от экватора, то есть в относительно сухом регионе. Там, где много жидкости, кратеры, скорее всего, не имеют видимого топографического выражения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Icarus.

Источник: КОМПЮЛЕНТА

Количество пыли природного происхождения в атмосфере Земли по сравнению с XIX веком удвоилось. Правда, для климата это, по мнению исследователей, только хорошо.

Атмосферная пыль Земли удвоилась Ученые из Австралии, Великобритании и США под руководством профессора Натали Маховальд (Natalie Mahowald) из Корнельского университета решили посмотреть, как менялось количество пыли природного происхождения на Земле в течение последних ста лет.

Для этого они провели анализ ледниковых кернов, озерных отложений и кораллов из разных областей Земли. Данные, которые удалось собрать команде профессора Маховальд, охватили период с 1870 до 2000 года. А география исследований — области Австралии, Южной и Северной Америки, Северной Африки и Центральной Азии. Самым мощным источником пыли оказалась Северная Африка, откуда в ХХ веке по всему миру разлеталось 1367*10¹² граммов в год, а примерно одна четвертая этого количества откладывалась в океане. На втором месте, по данным Маховальд, находится Центральная Азия, а на третьем – Австралия.

Пыль и климат Земли

Как объясняют ученые, присутствие пыли в атмосфере имеет важное значение для климата. Прежде всего пыль сокращает количество солнечной радиации, попадающей на поверхность Земли, и этот процесс в определенной степени может смягчить потепление климата. Частицы пыли также влияют и на образование облаков, а значит и на количество осадков. Ведь облака в атмосфере образуются за счет ядер конденсации. Этими ядрами могут быть ионы или микрочастички пыли, на которых и конденсируется вода. Чем больше ядер конденсации – тем мощнее облака и больше осадков.

По словам ученых, пыль влияет и на процессы в океане. Например, в состав песка пустынь, который активнее всего разлетается по всему миру, входит железо – необходимый питательный элемент для планктона. Модель, которую построили ученые, показала, что то дополнительное количество железа, которое поглотил мировой океан в ХХ веке, привело к бурному развитию планктона. В результате океан стал поглощать на 6% больше диоксида углерода и за это время зафиксировал дополнительно 8 *10¹⁵ граммов углерода.

«Наши расчеты показали, что количество пыли в атмосфере большей части Земли в ХХ веке по сравнению с ХIХ веком стало в два раза больше. Модели говорят о том, что суммарный приход солнечной радиации за этот период сократился на 0,14 ватт на метр квадратный», — пишут авторы исследования.

Более подробно о том, как менялось количество пыли на всем протяжении XX века, можно прочитать в статье профессора Маховальд и ее коллег «Observed 20th century desert dust variability: impact on climate and biogeochemistry», опубликованной в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.

Источник: Infox.ru

Теплая "шуба" из углекислоты в атмосфере Земли в архейскую эру, оберегавшая ее от превращения в ледяной шар и создававшая комфортные условия для зарождения жизни, должна была быть в семь раз толще, чем считалось ранее, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters.

Архейская эраГруппа палеоклиматологов под руководством Хендрика Кинерта (Hendrik Kienert) из Потсдамского института исследования последствий изменения климата (PIK) в Германии пришла к такому выводу, изучив результаты работы новой модели климата, который господствовал на Земле в архейскую эру (продолжалась с 3,8 до 2,5 миллиарда лет назад). Кинерт и его коллеги отмечают, что их предшественники ранее не учитывали процессы, которые происходят при изменении "общего" альбедо (отражательной способности) планеты, а также относительно высокую скорость вращения Земли в ее "юности".

Как объясняют ученые, во времена архея "молодое" Солнце давало на 25% меньше света и тепла, чем сегодня. Большая часть Земли была покрыта океаном, и при появлении небольших участков льда на ней могла запуститься "цепная реакция", которая привела бы к превращению планеты в ледяной шар. Это связано с тем, что лед отражает большую часть света, а жидкая вода, напротив, поглощает его и превращает в тепло.

Кинерта и его коллег интересовала доля углекислоты в атмосфере нашей планеты, которая позволила бы воде на ее поверхности оставаться жидкой. Для этого они разработали компьютерную модель климата, учитывающую все особенности архейской эры, и изучали состояние Земли, меняя концентрацию СО₂ в атмосфере.

По их расчетам, доля углекислоты в архейской атмосфере должна была в 1,4 тысячи раз превышать содержание CO₂ в атмосфере на начало XX века. Эта оценка не сходится с предыдущими прогнозами. Так, ранее считалось, что углекислого газа в атмосфере в тот период было всего в 200 раз больше, чем в начале XX века.

"Парадокс "тусклого юного Солнца" был одним из самых сложных вопросов в палеоклиматологии на протяжении последних четырех десятилетий. Наша работа позволяет нам получить лучшее представление о климате на заре рождения жизни на Земле и тем самым позволяет сделать несколько ключевых шагов вперед на пути к решению этой проблемы", — заключает Георг Фойлнер (Georg Feulner) из Потсдамского института исследования последствий изменения климата.

Источник: РИА Новости

Мэтью Зальцман из Университета штата Огайо (США) и его коллеги предоставили новые данные, свидетельствующие о том, что планктон сыграл важнейшую роль в образовании кислородной атмосферы Земли.

Разнообразие планктона (иллюстрация Yannemann) Работа основана на предыдущем открытии этой научной группы, показавшей, что 500 млн лет назад потрясения в земной коре стали причиной обратного парникового эффекта, охладившего океаны и способствовавшего расцвету планктона, который в свою очередь и накачал атмосферу кислородом.

Новое исследование посвящено подробному рассказу о том, как кислород практически исчез из атмосферы во время кембрийского периода, чтобы затем вернуться с новой силой.

Около 500 млн лет назад произошло событие, которое учёные называют кембрийским положительным сдвигом углеродного изотопа (Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion, SPICE). Именно г-н Зальцман и его коллеги показали, что этот феномен был вызван захоронением огромного количества органического материала в морских отложениях, в результате чего значительная часть углекислого газа ушла из атмосферы, а кислород, напротив, её наполнил. Чем больше кислорода находится к клетке планктона, тем с большей охотой он поглощает лёгкий изотоп углерода (C¹²) в углекислом газе.

Изучив изотопы в ископаемом планктоне, который сохранился в породах центральных Соединённых Штатов, австралийского буша и Китая, исследователи пришли к выводу, что SPICE произошёл почти одновременно со взрывом разнообразия планктона («планктоновая революция»).

Предыдущие исследования по-разному оценивали уровень кислорода в атмосфере в кембрийском периоде — от 1 до 20%. Если верно максимальное значение, то SPICE вызвал увеличение концентрации до 30% (нынешний показатель — 21%). Новое исследование предлагает иной взгляд на проблему: 5–10%. Другими словами, только после SPICE — впервые в истории планеты — концентрация кислорода достигла современного уровня.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences,

Источник: Infox.ru

Ученые рассчитали, что вечная мерзлота вскоре выбросит в атмосферу огромное количество углерода. Оно вполне сопоставимо с выбросами углекислоты промышленностью с начала индустриальной эпохи.

Вечная мерзлота Примерно 25% суши и большую часть территории России – 60% занимает вечная мерзлота. Это области подземного оледенения, где почва промерзает на определенную глубину. В условиях глобального потепления эти районы таят в себе скрытую угрозу. Ведь вечная мерзлота хранит огромные запасы углерода, законсервированного там в виде комплексных соединений метана и замороженных остатков растений. Если температура воздуха повышается, лед начинает таять. Растения разлагаются, комплексы распадаются. И метан в виде газа (сильнейшего парникового газа) уходит в атмосферу.

Таяние вечной мерзлоты — источник углерода

Ученые из Колорадского университета в Боулдере (University of Colorado at Boulder) и Национального управления океанических и атмосферных исследований под руководством доктора Кевина Шефера (Kevin Scaefer) на основе моделей IPCC (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) рассчитали, что к 2200 году от 30 до 60% вечной мерзлоты из-за потепления климата растает. Одновременно активный слой (слой мерзлоты, который тает летом) увеличится на 53−97 сантиметров. По словам авторов, их результаты вполне совпадают с расчетами других ученых. Но вот что удалось сделать доктору Шеферу впервые – это вычислить, сколько углерода при таком сценарии попадет в атмосферу. Цифры оказались огромными. И сопоставимыми с выбросами углерода промышленностью с начала индустриальной эпохи. По данным Шефера, к 2200 году 190 гигатонн углерода попадет в атмосферу из «растаявшей» почвы. «Процесс этот необратим. Арктические районы перестанут быть хранилищем углерода, превратясь в его поставщиков. Это существенное количество даже по сравнению с прогнозами относительно того количества углерода, которое будет выбрасывать промышленность», — пишут ученые в статье «Amount and timing of permafrost carbon release in response to climate warming», опубликованной в последнем номере журнала Tellus.

Уже сейчас многие исследования показывают, что мерзлота начинает таять, а границы ее распространения смещаются на север. Например, по данным, которые приводит в своей работе Шефер, на глубине до 20 метров температура в течение последних 20−ти лет повысилась на 2−3°C.

Вечная мерзлота — наследие плейстоцена

Области распространения вечной мерзлоты огромны. Мерзлота встречается в зоне тундры, тайги, и даже в лесостепи (в Восточной Сибири) или, например, в полупустынях Монголии и пустынях Тибета. Области промерзания грунтов находятся и в районе окраин крупных ледников – под Антарктидой и Гренландией. Совсем недавно ученые обнаружили, что вечная мерзлота толщиной несколько сотен метров находится и под дном моря Лаптевых, Карского моря, моря Бофорта – это крупнейшее открытие в области мерзлотоведения последних лет. Максимальной мощности мерзлота достигает в районе Анабарского щита — там глубина промерзания достигает 1,5 км. Как объясняют ученые, вся современная вечная мерзлота – наследие плейстоцена, когда чередовались эпохи похолоданий и потеплений, а ледники то наступали, то отступали. Вечная мерзлота формировалась как раз там, где оледенения не было – в так называемых перигляциальных областях. В этих районах климат был сухим и холодным, поэтому грунт там легко промерзал.

Большая часть вечной мерзлоты, которая существует сейчас, образовалась примерно 18−12 тысяч лет назад во время последней ледниковой эпохи. Правда, встречаются и мерзлые грунты-рекордсмены. Например, недавно ученые обнаружили в низовьях Колымы льды, возраст которых составил 900−950 тысяч лет.

Источник: Infox.ru

Титан — это один из самых загадочных объектов Солнечной системы. Уже давно ученые выдвигают предположения о том, что на этом спутнике Сатурна, возможно, существует примитивная жизнь. Недавнее открытие американскими астрономами перистых облаков в атмосфере Титана навело на мысль, что его атмосфера чем-то похожа на ту, которой обладала молодая Земля.

Спутник Сатурна - ТитанСпециалистам из Центра космических полетов Годдарда и Мэрилендского университета удалось обнаружить в атмосфере Титана облака, подобные перистым, которые иногда наблюдают в верхних слоях земной атмосферы. Открытие послужило толчком к уже не раз выдвигавшимся предположениям по поводу существования органической жизни на этом спутнике Сатурна.

Титан — это один из самых загадочных объектов Солнечной системы. Он является вторым по величине после Ганимеда и самым крупным из спутников Сатурна — его вес в 20 раз превышает вес всех остальных спутников, вместе взятых. Диаметр Титана составляет 5150 километров, радиус его орбиты — 1,222 миллионов километров, а плотность — 1880 кг/м³. Спутник был открыт в 1655 году Х. Гюйгенсом.

По своему строению Титан напоминает спутники планеты Юпитер — Ганимед и Каллисто: у него имеются плотное ядро, состоящее из скальных пород, и ледяная мантия, состоящая из замерзшей воды и гидрата метана. Но, в отличие от своих "юпитерианских" собратьев, он еще и обладает мощной атмосферой: его окутывают аэрозольная дымка и облака. Из-за этого поверхность Титана нельзя наблюдать при помощи обычной оптики. Поверхность спутника имеет красно-коричневый цвет и может меняться в зависимости от сезона.

В 1944 году в атмосфере Титана обнаружили метан, а еще спустя 30 лет — молекулярный водород. Ученые выдвинули гипотезу, что этот водород является продуктом фотолиза метана и аммиака. Но при таких реакциях должны были образоваться и азотноводородные соединения. В таком случае в атмосфере должен был присутствовать парниковый эффект!

Но в 1979 году радиометрические измерения в тепловом инфракрасном диапазоне показали, что никакого парникового эффекта нет и в помине, напротив, поверхность Титана даже холоднее его атмосферы. Однако основным элементом в ней все-таки оказался азот — его содержание в атмосфере составляло примерно 85 процентов. Около 12 процентов составлял аргон, и менее трех процентов приходилось на долю метана. Кроме того, в "воздухе" Титана содержались небольшие количества этана, пропана, ацетилена, этилена, кислорода, водорода и других летучих газов.

Согласно расчетам специалистов, микробы на Титане могут дышать водородом и питаться ацетиленом, этаном и толинами, которые содержатся в верхних слоях атмосферы. В результате обмена веществ образуется метан.

Концентрация водорода вблизи поверхности планеты гораздо выше, чем в толще атмосферы, а содержание ацетилена ниже, что может указывать на наличие жизнедеятельности бактерий.

В 1997 году к Сатурну была отправлена автоматическая межпланетная станция "Кассини". В июле 2004 года станция достигла орбиты Сатурна, а в январе 2005 года на поверхность Титана приземлился исследовательский зонд "Гюйгенс" Европейского космического агентства. Он помог собрать более точные данные о характеристиках спутника.

Так, оказалось, что атмосфера Титана очень плотная и имеет красно-оранжевую окраску. Подобный окрас, как предполагают исследователи, спутнику придает вещество, образующееся путем сложных химических реакций на основе смешивания азота и метана. Эта пленка с отражательными свойствами была позднее синтезирована в лабораторных условиях и получила название "солин" ("грязь").

Фотографии озер на ТитанеКроме того, ранее предполагалось, что на поверхности Титана, возможно, существуют болота, состоящие из жидкого азота, с островами из замерзшего метана и силикатов. Хотя температура верхних слоев атмосферы Титана близка к 150 К, а температура поверхности к 94 К, что способствует конденсации азота, говорить об азотных "озерах" и "болотах" оказалось преувеличением. Вот дожди из жидкого метана здесь вполне реальны.

Что же касается океана, скрытого в недрах Титана, то аппаратура показала, что наиболее распространенный углеводород здесь — это этан, и подземный океан, если он вообще существует, может состоять на 70 процентов из этана, на 25 — из метана и на пять процентов из азота. Глубина его может достигать одного километра, а под океаном должен находиться слой жидкого ацетилена глубиной до 300 метров.

Последние открытия подтверждают, что атмосфера Титана подобна атмосфере ранней Земли. Поэтому теоретически жизнь на крупнейшем спутнике Сатурна могла существовать. Но лишь теоретически.

Как показало новое моделирование верхней атмосферы Плутона, она простирается так далеко от планеты, что отдельные бродячие молекулы могут долетать даже до Харона. Толщина атмосферы карликовой планеты оценена примерно в 10 390 км, то есть где-то в 4,5 диаметра Плутона, что покрывает расстояние до Харона более чем наполовину.

Поверхность Плутона в представлении художника (изображение ESO / L. Calçada)Год назад была предложена новая модель оценки размеров верхней атмосферы во время солнечного минимума. Джастин Эрвин из Виргинского университета (США) и его коллеги расширили её, включив солнечный максимум и средний показатель солнечного нагрева. Это привело к неожиданному результату. Скорость, с которой молекулы убегают от Плутона, оказалась чуть меньше, и это же дало совершенно иную картину атмосферы. 

Атмосфера Плутона состоит в основном из метана, азота и угарного газа, источником которых, по-видимому, служит лёд на поверхности планеты. Размер атмосферы претерпевает изменения в зависимости от положения Плутона относительно Солнца (напомним, этот объект обладает эллиптической орбитой): когда он подходит ближе, лёд испаряется и газы медленно уходят в космос. Затем лёд снова накапливается. Год на Плутоне продолжается 248 земных лет, и в последний раз в ближайшей к Солнцу точке планета оказывалась в 1989 году.

Сложности, сопутствующие изучению атмосферы Плутона, отчасти вызваны дебатами о том, каким образом её следует измерять. Чем ближе к планете, тем сильнее поглощается ультрафиолетовое излучение Солнца, и остаётся один только инфракрасный нагрев. Чем дальше — тем тоньше атмосфера, и ультрафиолет активнее воздействует на молекулы. Вот почему для разных слоёв применяются разные модели.

Не стоит забывать и о том, что сам размер Плутона до сих пор остаётся неизвестным (настолько далёк от нас этот объект). В данном случае учёные исходили из того, что его диаметр равен 2 300 км.

Сейчас Плутону уделяется особенно пристальное внимание, поскольку в 2015 году туда должен прибыть космический аппарат «Новые горизонты» и нужно заранее знать, какие опасности могут подстерегать путешественника и какие наблюдения следует выполнить в первую очередь.

Результаты исследования опубликованы на сайте arXiv и, возможно, появятся в журнале Icarus.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Моделирование одной из ближайших экзопланет показало, что на её поверхности могут существовать водяные океаны, а в атмосфере — облака и осадки. И пусть обстановка в этом мире всё равно довольно непривычна на вкус землян, жизнь там могла бы найти пристанище.

Настолько точно поверхность Gliese 581 d способны нарисовать лишь художники, да и её луны пока можно только предполагать. Но и для строгих научных выводов известных о планете данных собралось немало (иллюстрация DarinK)Звезда Глизе-581, расположенная в 20 световых годах от нас, приносила сенсации уже не раз. Четыре года назад у неё впервые была найдена планета земного типа (Gliese 581 c) в обитаемой зоне.

Позже учёные учли не только расстояние до звезды, но и наиболее вероятный состав атмосферы планеты c и заявили, что там, пожалуй, всё-таки жарковато. Но из тех же соображений (парниковый эффект) астрономы выдали аванс обитаемости другому миру в той же системе — планете Gliese 581 d, расположенной дальше от светила.

Далее у той же звезды открыли Gliese 581 e — самую лёгкую экзопланету на данный момент из тех, что вращаются вокруг обычных звёзд (не считая пульсаров).

Наконец, прошлой осенью планетарная система Глизе-581 пополнилась планетами с индексами f и g. Причём последняя попала точно в центр так называемой "зоны Златовласки", то есть зоны обитаемости (c и d красуются на её краях).

К сожалению, скалистый мир g до сих пор не подтверждён повторными измерениями других команд. Слишком тонкое влияние он вносит в движение родительской звезды, по колебаниям в котором и был найден. Некоторые специалисты подозревают, что Gliese 581 g может быть ошибкой измерений.Хотя по некоторым предположениям Хотя по некоторым предположениям стороной к своему солнцу, выяснилось, что температуры на освещённом и теневом полушарии этой планеты остаются в приемлемых для жизни пределах (иллюстрация с сайта motivatorscompanyblog.com)

А пока этот вопрос открыт, внимание планетологов вновь вернулось к Gliese 581 d. Этот скалистый мир весит как семь Земель, а по размеру крупнее нашей планеты примерно вдвое. Так что сила тяжести на его поверхности составляет 1,75 от земной.

Учёные из французского Национального центра научных исследований (CNRS) и института Лапласа (Institut Pierre Simon Laplace) использовали детальную модель климата, в которую можно было вносить широкий спектр начальных условий, чтобы выяснить — что же происходит на поверхности планеты d.

Планетологи предполагают, что приливными силами этот мир может быть «заперт» так, что смотрит на своё солнце всё время одной стороной. Об особом перегреве дневного полушария тут речи не идёт — Gliese 581 d получает от своей звезды (красного карлика) втрое меньше энергии, чем Земля. Но опасение вызывала сторона вечной ночи – её холод мог сконденсировать всю атмосферу и заморозить возможную воду.

Как информирует ScienceDaily, модель французов воспроизвела атмосферу планеты и её поверхность в трёх измерениях.

К удивлению авторов оказалось, что при определённой концентрации углекислого газа (весьма вероятной для этого мира) планета d не только избегает замораживания, но и обеспечивает приличные условия для жизни. При этом циркуляция атмосферы обеспечивает хорошее перераспределение энергии между дневным и ночным полушарием и выравнивание их температур.

Модель Gliese 581 d. Синие и красные участки соответствуют прохладным и тёплым районам. Стрелки представляют ветра на высоте двух километров (иллюстрация Laboratoire de Météorologie Dynamique/ CNRS)Средняя глобальная температура на Gliese 581 d — выше нуля по Цельсию. Причём такая среда оказалась стабильной для широкого спектра граничных условий (в частности, тонкостей в составе атмосферы). Да ещё она справедлива как для поверхности, представляющей собой сушу, так и для гипотетических океанов, уточняют исследователи.

Ключом к защите от глобального оледенения и краха атмосферы оказалось не только присутствие парникового газа, но и спектр звезды. В нём велика доля красных лучей. Больше, чем, к примеру, в солнечном свете. А такие волны эффективно проникают сквозь толстую атмосферу, нагревая поверхность далёкого мира.

Ещё учёные выявили, что на большой высоте в атмосфере планеты d существуют облака из сухого льда. И пусть это всего лишь моделирование, но оно настолько детальное, что французы смело называют Gliese 581 d первой сверхземлёй с подтверждённым нахождением в обитаемой зоне.

Из-за различных по составу облаков даже на освещённой стороне этого небесного тела царит красноватый сумрак. Неподвижное светило в небе и повышенная гравитация добавляют Gliese 581 d своеобразного шарма. И всё же нужно признать, этот мир куда ближе к нашему собственному по условиям, чем какой-либо другой.

Открытие французов повышает шанс на существование жизни если не на этой планете, то где-нибудь ещё в Галактике. Авторы численного эксперимента надеются, что новые наблюдения при помощи телескопов помогут получить фактические данные об атмосфере Gliese 581 d и убедиться в правоте компьютерных моделей.

(Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal. Детали также можно найти в пресс-релизе института Лапласа.)

Источник: MEMBRANA