За време Хадеан Еона, пре неких 4,5 милијарди година, свет је био много другачије место него данас. У то време су, такође, запаљиве и вулканске активности произвеле исконску атмосферу састављену од угљендиоксида, водоника и водене паре.
Мало од ове исконске атмосфере остаје, а геотермални докази говоре да је Земљина атмосфера можда била потпуно избрисана најмање два пута од свог формирања пре више од 4 милијарде година. До недавно су научници били несигурни шта би могло узроковати овај губитак.
Али нова студија МИТ-а, хебрејског универиста и Цалтецх-а указује да је интензивно бомбардовање метеорита у овом периоду можда одговорно.
Ово метеорско бомбардовање догодило би се у исто време када се формирао Месец. Интензивно бомбардирање свемирских стијена избацило би облаке гаса довољно снаге да трајно избаци атмосферу у свемир. Такви утицаји су можда разнели и друге планете, па чак и огуљили атмосферу Венере и Марса.
У ствари, истраживачи су открили да су мали планетеимали можда много ефикаснији од великих удараца - попут Теије, за чији се судар са Земљом верује да је формирао Месец - у вожњи атмосферског губитка. На основу њихових калкулација, било би потребно огроман утицај да се распусти већи део атмосфере; али узета заједно, многи мали утицаји би имали исти ефекат.
Хилке Сцхлицхтинг, доцентица МИТ-овог одељења за Земљу, атмосферу и планетарне науке, каже да разумевање покретача древне атмосфере Земље може помоћи научницима да идентификују ране планетарне услове који су подстакли живот да се формира.
„[Ово откриће] поставља сасвим другачији почетни услов за оно што је атмосфера ране Земље највероватније изгледала,“ каже Сцхлицхтинг. „То нам даје ново полазиште за покушај разумевања става атмосфере и који су услови за развој живота.“
Штавише, група је испитала колико је атмосфере задржано и изгубљено након удара у дивовска, димензија Марса и већа тела и са мањим ударцима димензија 25 километара или мање.
Открили су да би судар са ударцем који је толико масиван као што је Марс имао неопходан ефекат створио масивни ударни талас кроз Земљину унутрашњост и потенцијално избацио значајан део атмосфере планете.
Међутим, истраживачи су утврдили да такав утицај вероватно неће наступити, јер би унутрашњост Земље претворила у хомогену гнојницу. С обзиром на појаву различитих елемената посматраних у унутрашњости Земље, изгледа да се такав догађај није догодио у прошлости.
Насупрот томе, низ мањих удараца створио би својеврсну експлозију, ослобађајући гомилу смећа и гаса. Највећи од ових удараца био би довољно снажан да избаци све гасове из атмосфере непосредно изнад зоне удара. Тек мањи део ове атмосфере изгубио би се након мањих удара, али тим процењује да би га десетине хиљада малих удараца могло извући.
Такав сценарио се вероватно догодио пре 4,5 милијарди година током Хадеан Еона. Овај период је био један од галактичког хаоса, јер су се стотине хиљада свемирских стена вртиле око Сунчевог система, а многи се верују да су се сударили са Земљом.
"Свакако, имали смо све те мање ударце тада", каже Сцхлицхтинг. „Један мали утицај не може да се ослободи већине атмосфере, али колективно, они су много ефикаснији од гигантских удара и могу лако избацити сву атмосферу на Земљи.“
Међутим, Сцхлицхтинг и њен тим схватили су да збирни ефекат малих утицаја може бити превише ефикасан у вожњи атмосферских губитака. Други научници су измерили атмосферски састав Земље у поређењу са Венером и Марсом; и у поређењу са Венером, племенити гасови Земље су се потрошили 100 пута. Да су ове планете биле изложене истоме замаху малих удараца у својој раној историји, тада Венера не би имала атмосферу.
Она и њене колеге вратиле су се сценарију малих удараца како би покушале да објасне ову разлику у планетарној атмосфери. На основу даљих прорачуна, тим је утврдио занимљив ефекат: Једном када се изгуби атмосфера пола планете, малим ударцима постаје много лакше избацити остатак гаса.
Истраживачи су израчунали да ће атмосфера Венере тек морати да почне нешто масивнија од Земљине како би мали ударци исправили прву половину Земљине атмосфере, задржавајући нетакнуту Венеру. Од тада, Сцхлицхтинг описује феномен као „бежајни процес - једном кад се успете ријешити првог полувремена, друго полувријеме је још лакше“.
То је поставило друго важно питање: Шта је на крају заменио Земљину атмосферу? Даљњим прорачунима, Сцхлицхтинг и њен тим открили су исте ударне материјале који су избацивали гас такође могли увести нове гасове или испарљиве састојке.
"Када се догоди удар, он топи планетексимално, а његове испарљиве твари могу проћи у атмосферу", каже Сцхлицхтинг. „Они не само да могу исцрпити, већ и напунити део атмосфере.“
Група је израчунала количину испарљивих састојака које може отпустити стена одређене композиције и масе и открила је да је значајан део атмосфере могао да се напуни утицајем десетина хиљада свемирских стена.
„Наши бројеви су реални, с обзиром на оно што знамо о испарљивом садржају различитих стијена које имамо“, напомиње Сцхлицхтинг.
Јаи Мелосх, професор земаљских, атмосферских и планетарних наука на Универзитету Пурдуе, каже да је Сцхлицхтингов закључак изненађујући, јер је већина научника претпоставила да је атмосфера Земље затрпана једним, огромним утицајем. Друге теорије, каже, призивају снажан проток ултраљубичастог зрачења сунца, као и „необично активни соларни ветар“.
"Како је Земља изгубила своју првобитну атмосферу већ је дугогодишњи проблем, а овај рад иде дугим путем ка решавању ове енигме", каже Мелосх, који није допринео истраживању. "Живот је започео на Земљи у ово време, па тако одговарање на питање о томе како се атмосфера изгубила говори нам о ономе што би могло да покрене порекло живота."
У налету, Сцхлицхтинг се нада да ће поближе испитати услове који стоје у основи ране творевине Земље, укључујући међусобну везу између испуштања испарљивих састојака из малих удараца и древног магнетског океана Земље.
"Желимо повезати ове геофизичке процесе да бисмо утврдили који је био највјероватнији састав атмосфере у нули, када се Земља тек формирала, и надамо се да ћемо идентификовати услове за еволуцију живота", каже Сцхлицхтинг.
Сцхлицхтинг и њене колеге објавили су своје резултате у фебруарском издању часописа Ицарус.
