Tre nya studier förbättrar vår förståelse av miljöförhållandena på den tidiga jorden, vilket är viktigt inte bara för att rekonstruera vår egen planets historia utan också för att bedöma hur beboeliga planetariska kroppar är i allmänhet.
Den första studien leddes av John Tarduno från University of Rochester och rapporterades i Proceedings of the National Academy of Sciences. Författarna presenterar bevis för ett starkt magnetfält runt jorden från cirka 4,1 miljarder till 4 miljarder år sedan. Deras slutsats bygger på magnetitinklusioner i vissa mineraler (zirkoner) och verkar därför vara mycket tillförlitlig. Ett starkt magnetfält skulle ha varit avgörande för att liv skulle kunna uppstå på jorden, eftersom det skulle ha skyddat ytan från solvinden. Stjärnor som vår sol är kända för att utsöndra stora mängder skadlig strålning när de fortfarande är unga, och utan ett magnetfält är det tveksamt om livet på jordens yta skulle ha kunnat överleva spärren.
Hur såg jordens atmosfär ut på den tiden? Baserat på modelleringsarbete som Owen Lehmer från University of Washington och kollegor rapporterar om i Science Advances verkar den ha bestått av minst 70 procent koldioxid. Vi visste redan från tidigare forskning att jordens tidiga atmosfär var mycket syrefattig. Lehmer et al. hävdar att en koldioxidhalt på 70 procent eller mer skulle kunna förklara den observerade oxidationen av järn som hittats i 2,7 miljarder år gamla mikrometeoriter. Det är troligt att dessa höga koncentrationer sträckte sig tillbaka till början av den arkeiska tidsperioden för cirka 4 miljarder år sedan, vilket innebär att livet kan ha uppstått under denna typ av atmosfär.
En annan viktig miljöfaktor som påverkade den tidiga jorden var bombardemanget av meteoriter – inte bara mikrometeoriter utan även större nedslag, som båda var vanligare än idag. Tyvärr har vi inga fullständiga uppgifter om dessa, eftersom stenar som är äldre än cirka fyra miljarder år är mycket sällsynta och har raderats av geologisk aktivitet. Vi kan bara få uppskattningar baserade på kraterfrekvensen på månen – på platser där vi fortfarande kan se gamla kratrar – och extrapolera den frekvensen till jorden.
Trots dessa begränsningar rapporterade en grupp under ledning av Timmons Erickson från Astromaterials Research and Exploration Science Division vid NASA Johnson Space Center nyligen i Nature Communications om den äldsta meteoritkrater som hittills hittats på jorden. Den identifierades från mineraler som förändrades och chockades under ett nedslag i vad som nu är västra Australien för cirka 2,2 miljarder år sedan.
Detta nedslag kan ha haft enorma konsekvenser för jordens klimat, eftersom det råkar ha inträffat när jorden just hade kommit ut ur en period av nedisning. Strax dessförinnan var vår planet helt eller nästan helt täckt av is – ett scenario som brukar kallas snöbollsjorden. Kollisionen var så kraftig att den skulle ha omvandlat isen direkt till vattenånga, en potent växthusgas, som skulle ha värmt upp planeten tillräckligt mycket för att få slut på istiden. Jordens biosfär, som vid den tiden endast var mikrobiell, skulle ha kunnat föröka sig och diversifieras.
Om den australiensiska meteoriten verkligen var orsaken till uppvärmningen, eller om tidpunkten för nedslaget bara var en tillfällighet, vet vi inte. Men forskningen visar oss vilken makt utomjordiska händelser har att förändra vårt klimat. Och den ger oss en inblick – tillsammans med de andra nyligen genomförda studierna – i hur förhållandena på den tidiga jorden verkligen såg ut.