A mikrometeorok elárulják, mennyi CO₂ volt korábban a levegőben – a kutatók apró űrből származó gömböcskéket használnak éghajlati archívumként. A fosszilis mikrometeoritok értékes információkat nyújtanak a Föld korábbi korszakainak légköréről. A kutatók a kis fémgolyókban található oxigén- és vasizotópok arányát elemzik, amelyek a Föld légkörébe való belépéskor keletkeztek. Még a megváltozott minták is gyakran tartalmaznak értékelhető információkat. A módszer új lehetőségeket nyit meg a klímakutatás számára – még a távoli korszakokban is.
Csillagszórók titkos küldetéssel
Ami számunkra csak egy pillanatig látható csillagszóróként száguld át az éjszakai égen, a tudomány számára kincs lehet. Amikor apró részecskék érkeznek az űrből a légkörünkbe, gyakran elégnek – de néhányuk eléri a Föld felszínét. Ott apró fémgolyókat hagynak hátra, amelyek szabad szemmel alig láthatók. A kutatók pontosan ezeket a nyomokat használták fel, hogy millió évekkel tekintsenek vissza a múltba. Ezek az úgynevezett mikrometeoritok a Naprendszer korai időszakából származnak. Amikor a levegőben száguldanak, erősen felmelegednek. Ezalatt a bennük lévő vas megolvad és összekapcsolódik a légkör oxigénjével. Az eredmény: apró vas-oxid gömbök – bizonyos értelemben a korabeli levegő befagyott pillanatképei.
A légkör archívuma
Ami első pillantásra pornak tűnik, valójában egy természetes archívum. A mikrometeoritokban található oxigén ugyanis kizárólag abból a levegőből származik, amelyen akkor átrepültek. És pontosan ez teszi őket olyan érdekesekké a klímakutatás számára: az oxigén alapos vizsgálatával következtetéseket lehet levonni – például arra, hogy mennyi CO₂ volt a légkörben, amikor a mikrometeorit a Földre zuhant. Dr. Fabian Zahnow, a Göttingeni Egyetem kutatócsoportja kihasználta ezt a tulajdonságot. Német, olasz és brit kollégáival együtt több mint 100 ilyen gömböt elemeztek különböző korszakok kőzetrétegeiből – a szilurtól a kréta korszakon át a közelmúltig.
Az oxigén, mint éghajlati tanú
Különösen fontos az oxigénizotópok – azaz az oxigénatom kissé eltérő változatai – aránya. Ez az arány attól függően változik, hogy mennyi CO₂ van a levegőben, és hogy a növények akkoriban mennyire aktívan termeltek oxigént fotoszintézis útján. Így egy apró vas-oxid gömb közvetlen utalást ad a több millió évvel ezelőtti éghajlatra. A vizsgált minták közül négy különösen jó állapotban volt – nem mutattak későbbi, víz, talaj vagy kőzetek által okozott változások nyomait. És pontosan ezekből az ép gömböcskékből tudták a kutatók meglehetősen pontosan kiszámítani az akkori CO₂-tartalmat. Az eredmény: körülbelül 87 millió évvel ezelőtt, a késő kréta időszakban a CO₂-érték körülbelül 230 ppm (parts per million) volt. A felső miocénben, vagyis körülbelül 8,5 millió évvel ezelőtt, ez az érték körülbelül 294 ppm volt. Ezek az értékek jól illeszkednek a korábbi becslésekhez, de azoktól függetlenül kerültek meghatározásra. Ez fontos lépés a korábbi éghajlatról alkotott képünk megerősítéséhez vagy pontosításához.
A megváltozott gömböcskék is mesélnek
Nem minden mikrometeorit marad meg eredeti állapotában. A vizsgált részecskék körülbelül 80%-a változásokat mutatott. Millió évekig feküdtek a kőzetben, és közben például mangánt vettek fel a talajból. Néhány vasizotóp kémiai folyamatok során kicserélődött. Első ránézésre ezek a minták használhatatlannak tűnnek. A kutatócsoport azonban bebizonyította, hogy még a megváltozott gömbök is gyakran megőrzik eredeti oxigénjelzésük egy részét. Ha pontosan tudjuk, mekkora a változás mértéke, akkor az adatok mégis felhasználhatók – bár valamivel nagyobb bizonytalansággal. Ez különösen hasznos olyan időszakokban, amikor alig vannak más megbízható éghajlati tanúk. A biológiai nyomok, mint a pollen, a levelek vagy az üledékek ugyanis nem mindig állnak rendelkezésre, vagy ellentmondásos eredményeket szolgáltatnak. A mikrometeoritok itt egy új lehetőséget kínálnak, amely független az élő szervezetektől.
Pontos elemzések apró mennyiségekkel
A csapat által végzett mérések lenyűgözően pontosak – annak ellenére, hogy csak rendkívül kis minták álltak rendelkezésre. Már egy mikrogramm – azaz egy milligramm milliomod része – is elegendő volt az oxigén- és vasizotópok elemzéséhez. A bizonytalanságok a mintától függően ±180 és ±370 ppm CO₂ között voltak. Ez összehasonlítható más általánosan használt módszerekkel. És van még további potenciál: ha a kutatók tíz sértetlen gömböt találnak ugyanabból az időszakból, akkor a pontosságot jelentősen növelhetik – ±50 ppm alá. A részecskék egyébként különösen jól megmaradnak a karbonátban gazdag kőzetekben. Ezek jobban védik az érzékeny gömböket a későbbi kémiai változásoktól.
Mit tanulhat ebből a klímakutatás?
Az új módszer új utakat nyit a klímakutatásban. A mikrometeoritok segítségével ugyanis nemcsak a múlt millióinak klímáját lehet rekonstruálni, hanem a korábbi vizsgálatoktól függetlenül ellenőrizni is lehet, hogy a korábbi modellek helyesek-e. Minél több időszakot és mintát vizsgálnak, annál jobban lehet besorolni a Föld történetének klímáját. Ráadásul a mikrometeoritok hosszú élettartamúak. Vannak jól megőrzött példányok, amelyek akár 2,7 milliárd évesek is lehetnek. A jövőben a kutatók így a Föld korai történetét is közelebbről megvizsgálhatják – egy olyan időszakot, amelyről eddig alig állnak rendelkezésre megbízható éghajlati adatok.
