NGV-Geonieuws 95 artikel 579

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Juni 2005, jaargang 7 nr. 12 artikel 579

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 95! Op de huidige pagina is alleen artikel 579 te lezen.

<< Vorig artikel: 578 | Volgend artikel: 580 >>

579 Waterstof ontsnapte slechts in geringe mate aan vroege aardatmosfeer
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De aarde laat een spoor van gassen achter op haar reis door het wereldruim. Die gassen worden aan de atmosfeer onttrokken, doordat op grote hoogte de aantrekkingskracht van de aarde onvoldoende is. Vooral de lichte gassen verdwijnen daardoor relatief gemakkelijk. Uit allerlei gegevens is bekend dat de aarde aanvankelijk een waterstofrijke atmosfeer had; omdat waterstof een zeer licht gas vormt, werd daarom aangenomen dat dit gas al vroeg in de aardgeschiedenis grotendeels uit de aardatmosfeer zou zijn verdwenen. Dat blijkt nu niet het geval, en deze bevinding kan grote consequenties hebben voor ons inzicht in de ontwikkeling van het vroegste leven op aarde.

Een waterstofrijke atmosfeer is gunstig voor de vorming van moleculen die noodzakelijk zijn voor het leven zoals we dat kennen. Beroemde proeven van Miller en Urey in 1952 geven aan dat in een gasmengsel van methaan, ammonia, waterstof en water bij een elektrische ontlading (zoals die bij bliksem optreedt) ondermeer waterstofcyanide en formaldehyde ontstaan, bouwstenen voor aminozuren. Die proeven werden lang als voorbeeld gebruikt voor de omstandigheden waaronder het leven op aarde zich ontwikkelde. Sinds de zeventiger jaren van de vorige eeuw gelooft men daar echter niet meer zo in, voornamelijk omdat de aarde in haar begintijd vooral een koolzuurgas- en stikstofrijke atmosfeer zou hebben gehad. Waterstof zou, samen met tal van andere gassen, preferentieel uit de aardatmosfeer in het wereldruim zijn verdwenen. Met die hypothese werd het ontstaan van leven een stuk moeilijker te verklaren. Momenteel gaat men meestal uit van het ontstaan van leven door het vormen van verbindingen tussen organische moleculen in hete bronnen, of van het bereiken van de aarde (waarschijnlijk via meteorieten) door primitieve levensvormen van elders.


De mate waarin waterstof uit de atmosfeer kan ontsnappen, als functie van menging in de homopause

Nieuw onderzoek, uitgevoerd door Feng Tian, Owen Toon en Alexander Pavlov (Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica van de Universiteit van Colorado) en H. de Sterck (Afdeling Toegepaste Wiskunde van de Universiteit van Waterloo, Canada), wijst uit dat het ontsnappen van waterstof uit de atmosfeer zo’n honderdmaal langzamer moet zijn gegaan dan eerder werd gedacht. Dat kwam doordat menging tussen lichte en zware moleculen optrad in de homopauze, de laag in de atmosfeer (nu op ca. 100 km hoogte) waarin lichte en zware moleculen in het algemeen van elkaar worden gescheiden. Dat veel geringere hoeveelheden waterstof uit de atmosfeer ontsnapten naar het wereldruim, maken de onderzoekers duidelijk in een hydrodynamisch model. De ontsnapping wordt namelijk aan grenzen gebonden indien er een zeer grote hoeveelheid ultraviolet licht (van de zon) aanwezig is.

Door het relatief geringe verlies aan waterstof uit de homopauze naar het wereldruim kon het waterstofgehalte in de atmosfeer - dankzij de voortgaande uitstoot van vulkanische gassen - ongeveer constant blijven. Er bleef dus wel degelijk langdurig een waterstofrijke (en CO2-rijke) atmosfeer bestaan, waarin relatief gemakkelijk (net als in de 'oeratmosfeer' die Miller en Urey voor ogen hadden) organische moleculen - en mogelijk zelfs primitieve vormen van leven - konden ontstaan, vooral in de oceaan.

Referenties:
  • Chyba, Chr.F., 2005. Rethinking Earth’s early atmosphere. Science 308, p. 962-963.
  • Tian, F., Toon, O.B., Pavlov, A.A. & Sterck, H. de, 2005. A hydrogen-rich early Earth atmosphere. Science 308, p. 1014-1017.

Figuur welwillend ter beschikking gesteld door Feng Tian, Atmospheric and Planetary Science Department, University of Colorado, Boulder, CO (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl