Trzy ostatnie badania poprawiają nasze zrozumienie warunków środowiskowych na wczesnej Ziemi – ważne nie tylko dla rekonstrukcji historii naszej planety, ale dla oceny możliwości zamieszkania ciał planetarnych w ogóle.
Pierwsze z tych badań zostało przeprowadzone przez Johna Tarduno z University of Rochester i przedstawione w Proceedings of the National Academy of Sciences. Autorzy przedstawiają dowody na istnienie silnego pola magnetycznego wokół Ziemi, od około 4,1 miliarda do 4 miliardów lat temu. Ich wnioski oparte są na inkluzjach magnetytu w niektórych minerałach (cyrkonach), a więc wydają się być bardzo wiarygodne. Silne pole magnetyczne byłoby kluczowe dla powstania życia na Ziemi, ponieważ chroniłoby jej powierzchnię przed wiatrem słonecznym. Gwiazdy takie jak nasze Słońce są znane z wydalania dużych ilości szkodliwego promieniowania, gdy są jeszcze młode, a bez pola magnetycznego wątpliwe jest, by życie na powierzchni Ziemi było w stanie przetrwać zaporę.
Jaka była atmosfera Ziemi w tym czasie? W oparciu o modelowanie pracy zgłoszone przez Owen Lehmer z Uniwersytetu w Waszyngtonie i kolegów w Science Advances, wydaje się, że składała się z co najmniej 70 procent dwutlenku węgla. Wiedzieliśmy już z poprzednich badań, że wczesna atmosfera Ziemi była bardzo uboga w tlen. Lehmer et al. twierdzą, że zawartość dwutlenku węgla na poziomie 70 procent lub więcej może wyjaśnić zaobserwowane utlenianie żelaza znalezionego w mikrometeorytach sprzed 2,7 miliarda lat. Jest prawdopodobne, że te wysokie stężenia rozciągały się z powrotem do początku okresu Archean około 4 miliardów lat temu, co oznacza, że życie mogło powstać w tego rodzaju atmosferze.
Innym kluczowym czynnikiem środowiskowym wpływającym na wczesną Ziemię było bombardowanie przez meteoryty – nie tylko mikrometeoryty, ale także większe uderzenia, z których oba były bardziej powszechne niż dzisiaj. Niestety nie mamy ich pełnego zapisu, ponieważ skały starsze niż około cztery miliardy lat są bardzo rzadkie, gdyż zostały wymazane przez aktywność geologiczną. Możemy jedynie uzyskać szacunki oparte na tempie kraterowania na Księżycu – w miejscach, gdzie wciąż możemy zobaczyć starożytne kratery – i ekstrapolować to tempo na Ziemię.
Mimo tych ograniczeń, zespół kierowany przez Timmonsa Ericksona z Wydziału Badań Astromateriałów i Nauki o Eksploracji w Centrum Kosmicznym Johnsona NASA poinformował niedawno w Nature Communications o najstarszym kraterze meteorytowym znalezionym dotychczas na Ziemi. Został on zidentyfikowany z minerałów, które zostały zmienione i wstrząśnięte podczas uderzenia w to, co jest teraz zachodniej Australii około 2,2 miliarda lat temu.
To uderzenie może mieć ogromne konsekwencje dla klimatu Ziemi, ponieważ tak się składa, że wystąpił, gdy Ziemia właśnie wyszła z okresu zlodowacenia. Tuż przed tym nasza planeta była całkowicie lub prawie całkowicie pokryta lodem – scenariusz ten zwykle określa się mianem Ziemi Śnieżnej Kuli. Uderzenie było tak silne, że zamieniłoby lód bezpośrednio w parę wodną, silny gaz cieplarniany, ogrzewając planetę na tyle, by zakończyć epokę lodowcową. Biosfera Ziemi, która w tym czasie była tylko mikrobowa, byłaby w stanie rozmnażać się i różnicować.
Czy australijski meteoryt był rzeczywiście przyczyną ocieplenia, czy też czas uderzenia był tylko przypadkowy, nie wiemy. Ale badania pokazują nam siłę, jaką mają wydarzenia pozaziemskie, aby zmienić nasz klimat. I daje nam wgląd – wraz z innymi ostatnimi badaniami – w to, jak naprawdę wyglądały warunki na wczesnej Ziemi.