Drie recente studies verbeteren ons begrip van de milieuomstandigheden op de vroege Aarde – van belang, niet alleen voor het reconstrueren van de geschiedenis van onze eigen planeet, maar voor het beoordelen van de bewoonbaarheid van planetaire lichamen in het algemeen.
De eerste van deze studies werd geleid door John Tarduno van de Universiteit van Rochester en gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences. De auteurs presenteren bewijzen van een sterk magnetisch veld rond de Aarde, van ongeveer 4,1 miljard tot 4 miljard jaar geleden. Hun conclusie is gebaseerd op magnetietinsluitsels in bepaalde mineralen (zirkonen), en lijkt dus zeer betrouwbaar te zijn. Een sterk magnetisch veld zou van cruciaal belang zijn geweest voor het ontstaan van leven op aarde, omdat het het aardoppervlak zou hebben beschermd tegen de zonnewind. Van sterren zoals onze Zon is bekend dat zij grote hoeveelheden schadelijke straling uitzenden als zij nog jong zijn, en zonder een magnetisch veld is het twijfelachtig of het leven op Aarde in staat zou zijn geweest het spervuur te overleven.
Hoe zag de atmosfeer van de Aarde er in die tijd uit? Gebaseerd op modelwerk van Owen Lehmer van de Universiteit van Washington en collega’s in Science Advances, lijkt deze te hebben bestaan uit ten minste 70 procent kooldioxide. Uit eerder onderzoek wisten we al dat de vroege aardatmosfeer zeer zuurstofarm was. Lehmer et al. beweren dat een kooldioxidegehalte van 70% of meer de waargenomen oxidatie van ijzer in 2,7 miljard jaar oude micrometeorieten kan verklaren. Het is waarschijnlijk dat deze hoge concentraties zich uitstrekten tot het begin van de Archeaanse periode, ongeveer 4 miljard jaar geleden, wat betekent dat het leven in een dergelijke atmosfeer kan zijn ontstaan.
Een andere belangrijke milieufactor die van invloed was op de vroege Aarde was het bombardement door meteorieten – niet alleen micrometeorieten maar ook grotere inslagen, die beide vaker voorkwamen dan tegenwoordig. Helaas hebben we daar geen volledige gegevens van, omdat gesteenten ouder dan ongeveer vier miljard jaar zeer zeldzaam zijn, omdat ze door geologische activiteit zijn uitgewist. We kunnen alleen schattingen maken op basis van de kratersnelheid op de Maan – op plaatsen waar we nog oude kraters kunnen zien – en die snelheid extrapoleren naar de Aarde.
Ondanks deze beperkingen heeft een team onder leiding van Timmons Erickson van de Astromaterials Research and Exploration Science Division van het NASA Johnson Space Center onlangs in Nature Communications melding gemaakt van de oudste meteorietkrater die tot nu toe op Aarde is gevonden. Hij werd geïdentificeerd aan de hand van mineralen die werden veranderd en geschokt tijdens een inslag in wat nu West-Australië is, ongeveer 2,2 miljard jaar geleden.
Die inslag kan enorme gevolgen hebben gehad voor het klimaat op aarde, want hij vond toevallig plaats toen de aarde net een periode van ijstijd achter de rug had. Vlak daarvoor was onze planeet geheel of bijna geheel bedekt met ijs – een scenario dat gewoonlijk wordt aangeduid als Sneeuwbalaarde. De inslag was zo sterk dat ijs direct zou zijn veranderd in waterdamp, een krachtig broeikasgas, waardoor de planeet voldoende zou zijn opgewarmd om de ijstijd te beëindigen. De biosfeer van de aarde, die op dat moment alleen microbieel was, zou zich hebben kunnen vermenigvuldigen en diversifiëren.
Of de Australische meteoriet werkelijk de oorzaak was van de opwarming, of dat de timing van de inslag slechts toeval was, weten we niet. Maar het onderzoek toont ons de macht die buitenaardse gebeurtenissen hebben om ons klimaat te veranderen. En het geeft ons – samen met de andere recente studies – inzicht in hoe de omstandigheden op de vroege Aarde werkelijk waren.