С тех пор как существует наша планета, на нее непрерывно падают мельчайшие частицы камня и металла из космоса. В ясные ночи мы видим их следы как падающие звезды. Оседая в слоях горных пород, эти микрометеориты могут храниться в них миллиарды лет. Международная группа ученых из Геттингенского университета с коллегами из Открытого университета Великобритании, Пизанского университета и Университета Лейбница в Ганновере разработала метод, который позволяет по окаменелым микрометеоритам восстановить состав атмосферы прошлого.

Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.

Когда металлические микрометеориты врываются в земную атмосферу, они плавятся. А содержащиеся в них железо и никель вступают в реакцию с атмосферным кислородом и окисляются. Так образуются микроскопические шарики из оксидных минералов, кислород в которых — прямо с неба, из воздуха нашей атмосферы. Каждый год на Землю выпадают несметные количества этих частиц, и они накапливаются в осадочных породах. Это уникальная «химическая капсула времени»: их окаменелые остатки хранят информацию о составе воздуха в момент их образования.

Новый метод позволил ученым из Геттингена и Ганновера впервые с высокой точностью определить состав изотопов кислорода и железа в крошечных ископаемых микрометеоритах из разных геологических эпох. Соотношения разных изотопов рассказывают об изотопном составе древней атмосферы. Но это еще не все. По этим данным также можно оценить, сколько углекислого газа (CO2) было в воздухе в ту эпоху и как шли глобальные процессы образования органического вещества, в основном благодаря фотосинтезу растений.

Исследование доказывает, что эти микроскопические сферы могут стать мощным дополнением к традиционным методам геоклиматических реконструкций.

Наш анализ показывает, что нетронутые микрометеориты, несмотря на микроскопический размер, миллионы лет сохраняют надежные изотопные следы, — поясняет ведущий автор работы доктор Фабиан Цан, бывший докторант Геттингенского университета, а ныне сотрудник Рурского университета Бохума.

Однако важно помнить: после падения на Землю на частицы влияют геохимические процессы в почве и горных породах, поэтому их необходимо тщательно и всесторонне исследовать.

Реальная польза этого исследования выходит далеко за рамки академического интереса.

• Во-первых, оно предлагает новый, независимый «барометр» для оценки уровня CO2 в глубоком прошлом. Это критически важно для проверки и уточнения существующих климатических моделей, особенно для эпох, от которых не осталось ледяных кернов (например, мезозой или палеозой). Более точные данные о парниковых газах в прошлом помогают лучше понять механизмы нынешнего изменения климата.
• Во-вторых, метод может пролить свет на ключевые события в истории жизни, такие как выход растений на сушу или массовые вымирания, напрямую связав их с изменениями состава атмосферы. В перспективе это может стать инструментом для поиска следов древней жизни или оценки обитаемости экзопланет по составу падающего на них вещества.

Основное уязвимое место метода — его зависимость от степени сохранности образцов. Авторы сами отмечают, что геохимические процессы в породах (диагенез) могут изменять изотопный состав микрометеоритов после их захоронения. Это создает серьезный риск интерпретационных ошибок: мы можем измерять не первоначальный атмосферный сигнал, а результат его последующего искажения. Чтобы метод стал общепризнанным стандартом, необходима обширная база данных по тому, как именно разные типы пород и условия захоронения влияют на эти частицы. Пока что каждый образец требует крайне кропотливой верификации, что ограничивает масштабы исследований.

Ранее ученые расшифровали историю марсианского метеорита.