Det uundgåelige spørgsmål opstår: Hvad erstattede atmosfæren? Det er muligt, at de samme påvirkere, der kastede ud atmosfæren, også introducerede nye gasser.
Kunstnerens koncept via NASA
Geokemisk bevis tyder på, at Jordens atmosfære måske i det mindste var blevet udslettet to gange siden dannelsen for mere end 4 milliarder år siden. Spørgsmålet er ... hvordan? Denne uge (2. december 2014) foreslår et internationalt team af forskere fra MIT, hebraisk universitet og Caltech et muligt scenario. De siger, at en nådeløs blitz af små rumsten eller planetesimaler måske har bombarderet Jorden omkring det tidspunkt, hvor månen blev dannet. Denne bombardement fra rummet kunne have sparet gasskyer med nok kraft til at skubbe små dele af atmosfæren permanent ud i rummet. Tidsskriftet Icarus offentliggør holdets resultater i februar 2015-udgaven.
Titusinder af sådanne små påvirkninger, beregner forskerne, kunne effektivt udjævne Jordens hele oprindelige atmosfære. Sådanne påvirkninger kan også have sprængt andre planeter og endda skrællet atmosfærerne i Venus og Mars væk.
Faktisk fandt forskerne, at små planetesimaler - små kroppe, der kredser om den tidlige sol, som i sidste ende kom sammen for at danne planeterne - muligvis var meget mere effektive end gigantiske asteroider til at drive atmosfæretab. Baseret på forskernes beregninger ville det have en enorm indflydelse - næsten lige så massiv som Jorden smækker ind i sig selv - for at sprede det meste af atmosfæren. Men samlet ville mange små påvirkninger have den samme effekt ved en lille brøkdel af massen.
Gruppen undersøgte, hvor meget atmosfære der blev tilbageholdt og mistet efter påvirkninger med kæmpe, store Mars og større kroppe og med mindre slagere, der måler 25 kilometer eller mindre - rumsten svarende til dem, der suser rundt om asteroidebæltet i dag.
Holdet udførte numeriske analyser, beregnet den kraft, der genereres af en given påvirkende masse med en bestemt hastighed, og det resulterende tab af atmosfæriske gasser. En kollision med en så stor massiv påvirkning som Mars, fandt forskerne, ville generere en stødbølge gennem Jordens indre, idet den satte i gang markbevægelse - svarende til samtidige kæmpe jordskælv rundt om planeten - hvis styrke ville kruses ud i atmosfæren, en proces, kunne potentielt skubbe ud en betydelig fraktion, hvis ikke alle, af planetens atmosfære.
Men hvis en sådan gigantisk kollision opstod, skulle den også smelte alt inden for planeten og omdanne dets indre til en homogen opslæmning. I betragtning af mangfoldigheden af ædelgasser som helium-3 dybt inde i Jorden i dag konkluderede forskerne, at det er usandsynligt, at en sådan kæmpe, kernesmeltende påvirkning opstod.
I stedet beregnet holdet virkningen af langt mindre påvirkere på Jordens atmosfære. Sådanne rumsten ville ved påvirkningen generere en eksplosion af slags og frigive en plum af affald og gas. Den største af disse påvirkere ville være kraftfulde nok til at skubbe al gas ud fra atmosfæren umiddelbart over slagets tangentplan - linjen vinkelret på slagarmens bane. Kun en brøkdel af denne atmosfære ville gå tabt efter mindre påvirkninger.
For at skubbe hele Jordens atmosfære ud, vurderede teamet, ville planeten skulle have været bombarderet af titusinder af små påvirkere - et scenarie, der sandsynligvis forekom for 4,5 milliarder år siden, i en tid, hvor månen blev dannet. Denne periode var en af galaktisk kaos, da hundreder af tusinder af plads klipper hvirvlede rundt om solsystemet, og ofte kolliderede for at danne planeter, månen og andre kroppe.
I løbet af gruppens forskning opstod et uundgåeligt spørgsmål: Hvad erstattede i sidste ende Jordens atmosfære? Ved yderligere beregninger fandt holdet de samme påvirkninger, som udkastet gas også kan have indført nye gasser eller flygtige stoffer.
Gruppen beregnet mængden af flygtige stoffer, der kan frigøres af en klippe med en given sammensætning og masse, og fandt, at en betydelig del af atmosfæren kan være blevet fyldt op af påvirkningen af titusinder af rumarter.
Hilke Schlichting, en adjunkt i MITs afdeling for jord-, atmosfæriske og planetariske videnskaber, siger, at det at forstå driverne for Jordens gamle atmosfære kan hjælpe videnskabsmænd med at identificere de tidlige planetariske forhold, der opmuntrede livet til at dannes. Hun sagde:
sætter en meget anden startbetingelse for, hvordan den tidlige Jordas atmosfære mest sandsynligt var. Det giver os et nyt udgangspunkt for at prøve at forstå, hvad der var sammensætningen af atmosfæren, og hvad var betingelserne for at udvikle livet.
Nederste linje: En ubarmhjertig blitz af små rumarter kan have bombarderet den tidlige Jorden og sparet gasskyer med nok kraft til at skubbe atmosfæren ud i rummet permanent.