Před 4,5 miliardami let bychom Zemi nepoznali. Místo lesů, hor a oceánů byl povrch naší planety zcela pokryt magmatem – roztaveným kamenitým materiálem, který se dnes dostává na povrch při sopečné erupci. Na tom se vědci poměrně jasně shodují. Méně znalostí však máme o tom, jak vypadala tehdejší atmosféra. Tomu se věnuje studie vědců vedených P. Sossim ze švýcarského technologického institutu ETH, jež vyšla v časopise Science Advances.

Jelikož atmosféru ovlivňovalo právě magma, vědci si v laboratoři vytvořili své vlastní smícháním prášku, který odpovídá složení roztaveného pláště Země, jež zahřáli na 2 000 °C. K tomu bylo zapotřebí speciální pece, která byla zahřívána laserem a ve které bylo možné kolem magmatu pouštět různé plynné směsi. Právě tyto směsi byly považovány za pravěkou atmosféru, která před 4,5 miliardami let ovlivňovala chování magmatu.

Hlavní faktorem, který vědci sledovali, byl rozdíl v oxidaci železa v magmatu. Zjednodušeně, jak železo rezavělo (pokud se železo setká s kyslíkem, oxiduje a přemění se na to, čemuž běžně říkáme rez). Pokud tedy směs plynů, kterou vědci pustili přes laboratorní magma, obsahovala hodně kyslíku, železo v magmatu více oxidovalo.

Úroveň oxidace železa v ochlazeném magmatu poskytla autorům možnost srovnání s přirozeně se vyskytujícími horninami, které dnes tvoří zemský plášť – peridotity. Oxidace železa v těchto horninách má totiž stále vliv prvotní atmosféry před 4,5 miliardami let. Na základě toho mohli vědci určit, která z laboratorních atmosfér se nejvíce blíží té tehdejší.

Bylo zjištěno, že po ochlazení ze stavu magmatu měla mladá Země atmosféru, která mírně oxidovala a její hlavní složkou byl oxid uhličitý, dusík a voda. Povrchový tlak byl mnohem vyšší (téměř stokrát vyšší než dnes) a atmosféra byla mnohem vyšší díky horkému povrchu Země. Díky těmto vlastnostem se více podobala atmosféře dnešní Venuše než atmosféře dnešní Země.

Dle autorů měly původně obě planety podobnou atmosféru. Venuše však z atmosféry ztratila vodu vlivem menší vzdálenosti ke Slunci a tudíž vyšším teplotám, zatímco Země si vodu zadržovala především ve formě oceánů. Ty také absorbovaly velkou část CO2 ze vzduchu, čímž významně snížily hladinu CO2 v atmosféře.

Velmi nepravděpodobná se, dle autorů, zdá být také teorie o vzniku života na Zemi předkládaná tzv. „Miller-Ureyovým experimentem“. V něm údery blesků interagují s určitými plyny (zejména amoniakem a metanem) za vzniku aminokyselin – stavebních kamenů života. To ale tým P. Sossiho považují za velmi obtížně realizovatelné, jelikož potřebné plyny jednoduše nebyly v atmosféře dostatečně zastoupeny.

Originální publikace: https://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabd1387

Foto: Ashkan Ghaffari, Artstation