1,4 miljarder år gammal luft analyserad

 

Bild https://news.rpi.edu/ Mikroskopisk bild av vätskeinneslutningar i 1,4 miljarder år gammal stensalt som bevarat 1,4 miljarder år gammal luft och saltlake. (Justin Park/RPI)

För ca en miljard år sedan i det som nu är norra Ontario avdunstade en subtropisk sjö under solens milda värme och lämnade efter sig kristaller av bergsalt.

På den tiden var bakterier den dominerande livsformen. Rödalger hade precis dykt upp på den evolutionära scenen. Komplext flercelligt liv som djur och växter skulle inte dyka upp förrän om ytterligare 800 miljoner år.

Då vattnet avdunstade fastnade den saltlake som blev kvar  i små fickor i saltkristaller och  finns kvar än idag. Dessa instängda vätskeinklusioner innehåller luftbubblor som i detalj avslöjar sammansättningen av den tidiga jordens atmosfär. Saltkristallerna begravdes i sediment, effektivt avskärmade från resten av världen för 1,4 miljarder år sedan.

Ett forskarteam under ledning av Justin Park, doktorand vid Rensselaer Polytechnic Institute  i New York (RPI) och vägledd av RPI-professor Morgan Schaller, Ph.D har nu analyserat sammansättningen av gaser och vätskor som fångats i uråldriga saltkristaller i norra Ontario, vilket effektivt förlänger vår kunskap om jordens atmosfär till ungefär 1,4 miljarder år tillbaks i tiden. Deras resultat av analysen har publicerats i Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Forskare har länge vetat att vätskeinklusioner i bergsaltkristaller innehåller spår av jordens tidiga atmosfär. Men att få fram noggranna mätningar från dessa inklusioner har visat sig vara en stor utmaning då de innehåller både luftbubblor och saltlake och gaser som syre och koldioxid  beter sig annorlunda i vatten än i luft.

Forskare har kämpat för att korrigera dessa skillnader för att få exakta avläsningar av gaserna så som de faktiskt förekom i forntida atmosfärer under den tid som kallas mesoproterozoikum.

"De koldioxidmätningar Justin gjorde har aldrig gjorts tidigare," beskriver Schaller. "Vi har aldrig kunnat se tillbaka på denna era i jordens historia med samma grad av noggrannhet. Det är analyser på uråldrig luft!"

Mätningarna visar att den mesoproterozoiska atmosfären innehöll 3,7 % så mycket syre som idag, en förvånansvärt hög mängd, tillräckligt hög för att stödja det komplexa flercelliga djurliv som inte skulle uppstå förrän hundratals miljoner år senare.

Koldioxid var samtidigt tio gånger så riklig som idag  tillräckligt för att motverka den "svagt värmande unga solen" och skapa ett varmt klimat.

En fråga som naturligt uppstår är om det fanns tillräckligt med syre för att stödja djurliv, varför tog det då så lång tid att slutligen utvecklas?

Park betonar att proverna bara fångar en ögonblicksbild av geologisk tid. "Det kan spegla en kort, tillfällig syresättningshändelse under denna långa era som geologer skämtsamt kallar 'den tråkiga miljarden'," beskriver han. Det var en epok i jordens historia präglad av låga syrenivåer, utbredd atmosfärisk och geologisk stabilitet samt få evolutionära förändringar.

Tidigare indirekta uppskattningar av koldioxid under perioden pekade på lägre nivåer som var oförenliga med andra observationer som visade att det inte fanns några betydande glaciärer under mesoproterozoikum. Teamets direkta mätningar av höga koldioxidnivåer, i kombination med temperaturuppskattningar från själva saltet, tyder på att det mesoproterozoiska klimatet var mildare än man tidigare trott och kan jämföras med dagens.

Schaller noterar att rödalger uppstod ungefär vid denna tidpunkt i jordens historia vilka fortfarande i dag är en betydande bidragsgivare till den globala syreproduktionen. De relativt höga syrenivåerna då kan vara en direkt följd av den ökande förekomsten och komplexiteten av algliv.

Ljusblixten AT2018cow 200 miljoner ljusår bort

 

Det var i juni 2018 teleskop runt om i världen upptäckte ett helt nytt fenomen därute, en lysande blå blixt hade uppstått från spiralarmen i en galax 200 miljoner ljusår bort. En kraftig explosion som vid första anblicken verkade vara en ny supernova även om explosionen enligt erfarenhet var mycket energirikare och mycket ljusstarkare än någon stjärnexplosion forskare hittills sett.

Blixten fick beteckningen AT2018cow och  "Koen", (för mig av okänd anledning (min anm.). Astronomer har katalogiserat den som en snabb blå optisk övergående blixt eller FBOT – (Fast blue optical transient). 

Nu har ett MIT-lett team hittat starka bevis på vad som var signalens källa. Förutom en ljus optisk blixt upptäckte forskarna även en stroboskopliknande puls av högenergiröntgen därifrån. De upptäckte att denna bestod av miljontals röntgenpulser och ge lyckades spåra dess källa till ett konliknande område och fann att pulserandet var som ett urverk då de uppkom var 4,4 millisekund under en period av 60 dagar.

 

Baserat på pulsfrekvensen beräknade teamet att röntgenstrålarna måste ha kommit från ett objekt som inte var mer än 1000 kilometer i diameter med en massa mindre än 800 solar. Enligt astrofysikiska standarder skulle ett sådant objekt betraktas som kompakt ungefär troligast som  ett litet svart hål eller en neutronstjärna.

 

Resultatet av studien publicerade i dagarna i tidskriften Nature Astronomy och allt tyder övertygande på att AT2018cow sannolikt var ett fenomen kommen från en stjärna som kollapsade och blev ett svart hål eller neutronstjärna. Detta objekt slukade omgivande material. En process som till slut utlöste en enorm energiexplosion. "Vi har sannolikt upptäckt födelsen av ett kompakt objekt med ursprung från en supernova", säger huvudförfattaren Dheeraj "DJ" Pasham, forskare vid MIT: s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.

Bild Vikipedia på AT2018cow.