Pillanatfelvétel az ősi légkörről

A francia Rochechouart városa közelében található ősi krátermaradvány szinte felismerhetetlen a 200 millió éves erózió miatt, azonban pont ez az erózió tette lehetővé, hogy megvizsgálhassák a szakemberek az egykori kráteraljzat alatt kialakult kőzeteket. A becsapódáskor egy rövid életű hidrotermális terület alakult ki, amelyben a forró vizes oldatok a földkéreg repedéseit átjárva ásványi lerakódásokat hoztak létre. Az Earth and Planetary Science Letters folyóiratban bemutatott kutatás során ezeket az ásványokat vizsgálták meg, egészen pontosan a bennük lévő folyadékzárványokat. A folyadékzárványokban az egykori légkör nemesgázai is megtalálhatóak, és ezzel az évszázmilliókkal ezelőtti földi légkörbe pillanthatunk be.

A nemesgázok olyan önmagukban stabil gázok, amelyek nem lépnek reakcióba szinte soha semmivel, így a biológiai, biogeokémiai folyamatok se befolyásolják őket, izotóparányaik is változatlanul megőrződnek, így gyakorlatilag csak a fizikai folyamatok nyomairól árulkodnak. Ez az a tulajdonságuk, ami miatt a vizsgálatuk árulkodó lehet például arról, hogy milyen anyagok kerültek a földköpenyből a felszínre. Mivel a különböző geológiai folyamatok során más és más izotóparányban jutnak ki a nemesgázok, ezért ezek mérése igen fontos adatokkal szolgál e korabeli folyamatokról.

Az egyetlen problémát az jelenti mindössze, hogy rendkívül kevés ismert nemesgáz-maradvány áll a kutatók rendelkezésére. Ugyan a jégfuratokban megtalálhatóak, ám ezzel alig egymillió évre lehet visszatekinteni. Itt lépnek be a képbe a hidrotermális tevékenység során kialakult kristályok zárványai!

A geológiai aktivitás miatt kialakult forró vizes területek általában hosszú ideig, sok millió éven át léteznek, ezen idő alatt a víz a környező kőzetekkel is kölcsönhatásba lép. Más azonban a helyzet a becsapódások során kialakult hidrotermális területekkel, amelyek geológiai értelemben rövid életűek voltak, itt nem volt idejük az oldatoknak túl sok interakcióra. Ez pedig azt jelenti, hogy a bennük lévő nemesgázok jól tükrözhetik a korabeli légköri összetételt is.

A francia vezetésű nemzetközi kutatócsoport egy franciaországi becsapódáshoz vizsgált azzal a céllal, hogy megnézzék, mennyiben alkalmas egy ilyen terület ősi légköri vizsgálatokra. Ehhez a becsapódás helyszínén kialakult hidrotermális terület kvarctelérjeit vizsgálták meg. A kőzetmintákat először mikroszkóppal elemezték, megkeresve a feltételezhető zárványokat, majd, amikor ezeket valóban megtalálták, a tartalmuk elemzése következett.

Az argon 36-os és 40-es izotópjainak arányát mérték fel – a 40-es izotóp akkor keletkezik, amikor a kálium 40-es, radioaktív izotópja elbomlik. Ez a mérés arról nyújt bizonyságot, hogy valóban ősi légköri mintával van dolguk a szakembereknek, ugyanis a mai légkörben több a 40-es argonizotóp, mivel a hosszabb eltelt idő alatt több kálium tudott elbomlani és felhalmozódni a légkörben. Ezzel a méréssel tehát azt sikerült a kutatóknak igazolniuk, hogy az elméletük, miszerint a becsapódások hidrotermális ásványai árulkodóak, helyes. A kutatók további teszteket is terveznek persze, más becsapódásokból származó mintákon, hogy teljes bizonyosságot szerezzenek a módszer működőképességéről.

A most vizsgált mintákban persze nemcsak argon volt, emellett xenon, kripton és neon is előkerült a mérések során. E gázok, ha teljes bizonyítást nyer a módszer több kráter mintáján keresztül, további geológiai adatokkal szolgálnak majd a kutatóknak.

Az is elképzelhető, hogy hasonló elven meg lehet vizsgálni például a Mars vagy más égitestek ősi légkörét is, de elsősorban a földi légkör fejlődéséről szeretnének teljesebb képet kapni a szakemberek. A fő kérdés az, miként vált a légkörünk egy nitrogénben gazdag közeggé? A nitrogén maga ugyan nem nemesgáz, ám meglepően kevés reakcióban vesz részt, így sok szempontból hasonlóan viselkedik. Az ásványokba zárt légbuborékok talán erről a gázról is fontos adatokat nyújthatnak majd.