Bagaimana dampak asteroid dan komet dapat menunda evolusi atmosfer

Studi menunjukkan bahwa tabrakan yang menghentikan pertumbuhan oksigen di planet ini lebih sering terjadi daripada yang diperkirakan.

2,5 hingga 4 miliar tahun yang lalu, waktu yang dikenal sebagai Archean Aeon, cuaca bumi sering digambarkan berawan dengan kemungkinan asteroid.

Saat itu, tidak jarang asteroid atau komet menabrak Bumi. Faktanya, yang terbesar, lebih dari sepuluh kilometer, mengubah kimia atmosfer paling awal di planet ini. Meskipun semua ini diterima secara luas oleh para ahli geologi, namun belum dipahami dengan baik seberapa sering asteroid besar ini menabrak dan bagaimana tepatnya dampak dari dampak tersebut mempengaruhi atmosfer, terutama kadar oksigen. Sebuah tim peneliti sekarang percaya bahwa mereka memiliki beberapa jawaban.

Dalam sebuah studi baru, Nadja Drabon, asisten profesor ilmu bumi dan planet Harvard, adalah bagian dari tim yang menganalisis sisa-sisa asteroid kuno dan memodelkan efek tabrakan mereka untuk menunjukkan bahwa dampaknya lebih sering daripada yang diperkirakan sebelumnya dan mungkin telah terjadi. terjadi tertunda karena oksigen mulai menumpuk di planet ini. Model-model baru dapat membantu para ilmuwan lebih memahami kapan planet ini memulai perjalanannya ke bumi yang kita kenal sekarang.

“Oksigen bebas di atmosfer sangat penting bagi setiap makhluk hidup yang menggunakan pernapasan untuk menghasilkan energi,” kata Drabon. “Tanpa akumulasi oksigen di atmosfer, kita mungkin tidak akan ada.”

Sebuah tim yang dipimpin oleh Southwest Research Institute memperbarui model pemboman planet untuk memahami seberapa besar dampak seperti yang ditunjukkan di sini dapat mempengaruhi tingkat oksigen atmosfer bumi di Archean Eon 2,5 hingga 4 miliar tahun yang lalu. Kredit foto: SwRI / Simone Marchi

Pekerjaan tersebut dijelaskan dalam Geosains alam dan dipimpin oleh Simone Marchi, seorang ilmuwan di Southwest Research Institute di Boulder, Colorado.

Para peneliti menemukan bahwa model pemboman planet yang ada meremehkan seberapa sering asteroid dan komet menabrak bumi. Tingkat tabrakan baru yang lebih tinggi menunjukkan bahwa penabrak menghantam planet ini setiap 15 juta tahun, sekitar sepuluh kali lebih banyak daripada model saat ini.

Para ilmuwan menyadari hal ini setelah menganalisis catatan batuan yang tampaknya biasa. Ini sebenarnya bukti kuno yang dikenal sebagai butiran tumbukan yang terbentuk dalam tabrakan berapi-api setiap kali asteroid atau komet besar menabrak planet ini. Akibatnya, energi tumbukan meleleh dan menguapkan material batuan di kerak bumi, melemparkannya ke dalam awan besar. Tetesan kecil batuan cair di awan ini kemudian akan mengembun dan mengeras, jatuh kembali ke bumi sebagai partikel seukuran pasir yang akan mengendap kembali ke kerak bumi. Tanda-tanda kuno ini sulit ditemukan karena membentuk lapisan di bebatuan yang biasanya tingginya hanya sekitar satu inci.

“Pada dasarnya Anda hanya melakukan pendakian panjang dan melihat semua batu yang dapat Anda temukan karena partikel tumbukannya sangat kecil,” kata Drabon. “Mereka sangat mudah untuk dilewatkan.”

Sebuah studi yang dipimpin oleh SwRI memperbarui model pemboman berdasarkan partikel kaca kecil yang dikenal sebagai butiran tumbukan yang mengisi beberapa lapisan tipis dan terpisah di kerak bumi yang berusia antara 2,4 dan 3,5 miliar tahun. Lapisan sferis – seperti yang ada dalam sampel berusia 2,6 miliar tahun dari Australia 5 sentimeter ini – adalah penanda tabrakan purba. Kredit foto: Atas perkenan UCLA / Scott Hassler dan Oberlin / Bruce Simonson

Namun, para ilmuwan seperti Drabon telah menangkap patah tulang. “Dalam beberapa tahun terakhir, bukti telah ditemukan dari sejumlah efek tambahan yang sebelumnya tidak dikenali,” katanya.

Lapisan bola baru ini meningkatkan jumlah total peristiwa tumbukan yang diketahui selama awal Bumi. Hal ini memungkinkan tim Southwest Research Institute untuk memperbarui model pemboman mereka untuk menemukan bahwa tingkat tabrakan diremehkan.

Para peneliti kemudian memodelkan bagaimana semua pengaruh ini akan mempengaruhi atmosfer. Pada dasarnya, mereka menemukan bahwa efek kumulatif dampak meteorit dari objek yang lebih besar dari 10 kilometer (4 mil) kemungkinan menciptakan penyedot oksigen yang menyedot sebagian besar oksigen keluar dari atmosfer.

Hasilnya konsisten dengan catatan geologi, yang menunjukkan bahwa kadar oksigen di atmosfer bervariasi tetapi tetap relatif rendah pada awal Zaman Arkean. Ini terjadi sampai sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu, pada akhir periode waktu itu, ketika pengeboman melambat. Bumi kemudian mengalami perubahan besar dalam kimia permukaan yang dipicu oleh kenaikan kadar oksigen yang dikenal sebagai Peristiwa Oksidasi Hebat.

“Seiring waktu, tabrakan menjadi semakin jarang dan terlalu kecil untuk dapat mengubah kandungan oksigen secara signifikan setelah GOE,” kata Marchi dalam sebuah pernyataan. “Bumi sedang dalam perjalanan untuk menjadi planet saat ini.”

Drabon mengatakan langkah selanjutnya dalam proyek ini adalah menguji pekerjaan pemodelan mereka untuk melihat apa yang dapat mereka modelkan sendiri di bebatuan.

“Bisakah kita benar-benar melihat dalam rekaman batu bagaimana oksigen tersedot keluar dari atmosfer?” Drabon bertanya-tanya.

Referensi: “Oksidasi Atmosfir Archaean Akhir yang Tertunda dan Bervariasi karena Tingkat Tabrakan yang Tinggi di Bumi” oleh S. Marchi, N. Drabon, T. Schulz, L. Schaefer, D. Nesvorny, WF Bottke, C. Koeberl dan T. Lyons, 21 Oktober 2021, Geosains alam.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00835-9