На протяжении своей истории, насчитывающей четыре с половиной миллиарда лет, Земля последовательно имела несколько различных атмосфер. Та, которую мы имеем сейчас, характеризующаяся кислородом, является третьей или четвертой, в зависимости от подсчета, и она не могла бы образоваться без активной поддержки фотосинтезирующих микроорганизмов.

Тогда и сейчас: (предполагаемая) земная атмосфера более четырех миллиардов лет назад по сравнению с нынешней. Иллюстрация: Tobias Stierli / NCCR PlanetS

Однако поначалу атмосфера Земли, вероятно, была чрезвычайно богата углеродом и бедна азотом, сообщает международная исследовательская группа в журнале "Science Advances". Первобытная газовая оболочка вполне могла напоминать то, что можно увидеть сегодня на соседней с нами планете Венере.

Огненное начало

В первые дни своего существования Земля, как и все каменистые планеты, представляла собой светящийся шар магмы. Чтобы восстановить условия того времени, команда под руководством геохимика Паоло Сосси из университета ETH Zurich впервые расплавила мантийную породу с помощью лазера. Затем исследователи изучили, как это может повлиять на состав атмосферы, если далее произойдет похолодание и магма закристаллизуется. В истории Земли это произошло очень быстро, разумеется, если оценивать скорость в соответствии с геологическими стандартами, а именно в пределах миллиона лет, объясняет Сосси.

Результат эксперимента показывает, что содержание углекислого газа в атмосфере в то время должно было составлять около 95 процентов. И это создавало бы атмосферное давление примерно в 100 раз выше, чем сегодня. В этой атмосфере содержался также и водяной пар, но, в отличие от CO2, он конденсировался и растворялся в магматическом океане.

Путь к пригодности для жизни (и обратно?)

Далее, более четырех миллиардов лет назад у Земли образовалась атмосфера, которая была связана с экстремальным парниковым эффектом - подобным тому, который наблюдают астрономы на Венере. А ведь она тоже начиналась, как шар магмы. Но существовали ли там адские условия с самого начала или же ее атмосфера претерпела еще более драматические изменения - это уж другой вопрос. Год назад внимание американских исследователей привлекла гипотеза о том, что после ада первых дней Венера могла стать благоприятной для жизни и оставаться такой в течение двух-трех миллиардов лет, прежде чем возник парниковый эффект, который можно наблюдать и сегодня. Можно допустить, что наша ближайшая космическая соседка вернулась к исходному состоянию каким-то своим путем.

По мнению исследователей, тот факт, что благоприятные для жизни условия не только смогли быстро развиться на Земле, но и сохраниться до сих пор, в первую очередь объясняется бо́льшим расстоянием до Солнца. Благодаря этому земная вода не испарялась, а могла собираться в первозданных океанах. С другой стороны, молодая Земля постоянно «глотала» углекислый газ: Газ, растворенный в морской воде, соединялся с кальцием и опускался на дно. Затем движение плит затягивало углекислый газ глубоко в земную кору и мантию.