ในช่วง Hadean Eon เมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อนโลกนี้แตกต่างจากในทุกวันนี้ มันเป็นช่วงเวลาที่กิจกรรมการปล่อยก๊าซและภูเขาไฟทำให้เกิดบรรยากาศดั้งเดิมซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรเจนและไอน้ำ
ยังคงมีบรรยากาศดั้งเดิมน้อยและหลักฐานความร้อนใต้พิภพแสดงให้เห็นว่าบรรยากาศของโลกอาจถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์อย่างน้อยสองครั้งตั้งแต่การก่อตัวของมันเมื่อกว่า 4 พันล้านปีก่อน จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าจะทำให้เกิดการสูญเสียอะไร
แต่การศึกษาใหม่จาก MIT, Hebrew Univeristy และ Caltech ระบุว่าการทิ้งระเบิดอุกกาบาตที่รุนแรงในช่วงนี้อาจมีความรับผิดชอบ
การโจมตีด้วยอุกกาบาตนี้จะเกิดขึ้นในเวลาเดียวกับที่ดวงจันทร์ก่อตัวขึ้น การโจมตีอย่างรุนแรงของหินอวกาศจะทำให้กลุ่มเมฆก๊าซมีแรงมากพอที่จะผลักบรรยากาศออกสู่อวกาศอย่างถาวร ผลกระทบดังกล่าวอาจทำให้ดาวเคราะห์ดวงอื่นระเบิดและทำลายบรรยากาศของดาวศุกร์และดาวอังคาร
ในความเป็นจริงนักวิจัยพบว่าดาวเคราะห์นอกระบบขนาดเล็กอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวกระทบขนาดใหญ่เช่น Theia ซึ่งเชื่อว่าการชนกับโลกก่อให้เกิดดวงจันทร์ในการขับเคลื่อนการสูญเสียชั้นบรรยากาศ จากการคำนวณของพวกเขามันจะส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อการกระจายบรรยากาศส่วนใหญ่ แต่นำมารวมกันผลกระทบเล็ก ๆ น้อย ๆ หลายอย่างจะมีผลเช่นเดียวกัน
Hilke Schlichting ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในแผนกโลกของ MIT วิทยาศาสตร์บรรยากาศและดาวเคราะห์กล่าวว่าการทำความเข้าใจกับผู้ขับขี่ในบรรยากาศโบราณของโลกอาจช่วยนักวิทยาศาสตร์ในการระบุเงื่อนไขของดาวเคราะห์ยุคแรกที่สนับสนุนชีวิตในการก่อตัว
“ [การค้นพบนี้] กำหนดเงื่อนไขเริ่มต้นที่แตกต่างกันมากสำหรับสิ่งที่ชั้นบรรยากาศของโลกยุคแรกเป็นไปได้มากที่สุด” Schlichting กล่าว “ มันทำให้เราเป็นจุดเริ่มต้นใหม่สำหรับการพยายามทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบของบรรยากาศคืออะไรและอะไรคือเงื่อนไขในการพัฒนาชีวิต”
ยิ่งไปกว่านั้นกลุ่มตรวจสอบว่าบรรยากาศถูกเก็บรักษาไว้และหายไปมากน้อยเพียงใดหลังจากที่ได้รับผลกระทบจากร่างยักษ์ขนาดดาวอังคารและตัวใหญ่กว่า
สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือการปะทะกับนักปะทะที่มีขนาดใหญ่เท่ากับดาวอังคารจะมีผลกระทบที่จำเป็นในการสร้างคลื่นกระแทกขนาดมหึมาผ่านการตกแต่งภายในของโลกและอาจส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
อย่างไรก็ตามนักวิจัยระบุว่าผลกระทบดังกล่าวไม่น่าจะเกิดขึ้นเนื่องจากมันจะเปลี่ยนการตกแต่งภายในของโลกให้กลายเป็นสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อพิจารณาจากองค์ประกอบที่หลากหลายที่สังเกตเห็นภายในการตกแต่งของโลกเหตุการณ์เช่นนี้ไม่เคยเกิดขึ้นในอดีต
ชุดของอุปกรณ์ลดแรงกระแทกขนาดเล็กในทางกลับกันจะก่อให้เกิดการระเบิดแปลก ๆ ปล่อยอนุภาคและก๊าซ ผู้ที่ได้รับผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดจะมีพลังมากพอที่จะขับแก๊สออกจากชั้นบรรยากาศเหนือโซนกระทบ เพียงเศษเสี้ยวของบรรยากาศนี้จะหายไปจากผลกระทบที่น้อยกว่า แต่ทีมประเมินว่าผู้มีผลกระทบขนาดเล็กจำนวนมากสามารถดึงออกมาได้
สถานการณ์ดังกล่าวน่าจะเกิดขึ้นเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อนในช่วง Hadean Eon ช่วงเวลานี้เป็นหนึ่งในความวุ่นวายทางช้างเผือกเนื่องจากมีหินอวกาศนับแสนที่หมุนวนรอบระบบสุริยะและหลายคนเชื่อว่าจะชนกับโลก
“ แน่นอนเรามีผู้ส่งผลกระทบขนาดเล็กเหล่านี้กลับมาแล้ว” Schlichting กล่าว “ ผลกระทบเล็ก ๆ น้อย ๆ ไม่สามารถกำจัดบรรยากาศส่วนใหญ่ได้ แต่โดยรวมพวกมันมีประสิทธิภาพมากกว่าผลกระทบขนาดใหญ่มากและสามารถขับบรรยากาศของโลกออกได้ง่าย ๆ ”
อย่างไรก็ตาม Schlichting และทีมของเธอตระหนักว่าผลรวมของผลกระทบเล็กน้อยอาจมีประสิทธิภาพเกินกว่าที่จะผลักดันการสูญเสียในชั้นบรรยากาศ นักวิทยาศาสตร์คนอื่นได้วัดองค์ประกอบบรรยากาศของโลกเมื่อเทียบกับดาวศุกร์และดาวอังคาร และเมื่อเทียบกับดาวศุกร์ก๊าซมีตระกูลของโลกได้หมดลง 100 เท่า หากดาวเคราะห์เหล่านี้ได้รับผลกระทบจากฟ้าผ่าเล็ก ๆ น้อย ๆ ในช่วงแรก ๆ ของมันจากนั้นดาวศุกร์จะไม่มีบรรยากาศในวันนี้
เธอและเพื่อนร่วมงานของเธอกลับไปที่สถานการณ์ที่มีผลกระทบเล็กน้อยเพื่อลองพิจารณาความแตกต่างนี้ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ จากการคำนวณเพิ่มเติมทีมพบว่ามีผลกระทบที่น่าสนใจ: เมื่อชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์หายไปครึ่งหนึ่งมันจะกลายเป็นเรื่องง่ายขึ้นสำหรับผู้ที่ได้รับผลกระทบขนาดเล็กเพื่อขับก๊าซที่เหลือออกมา
นักวิจัยคำนวณว่าชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์จะต้องเริ่มต้นมีขนาดใหญ่กว่าโลกเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ผู้มีผลกระทบขนาดเล็กกัดเซาะในช่วงครึ่งแรกของชั้นบรรยากาศโลกในขณะที่ยังคงสภาพเหมือนเดิมของดาวศุกร์ จากจุดนั้น Schlichting อธิบายปรากฏการณ์ว่าเป็น“ กระบวนการหลบหนี - เมื่อคุณจัดการเพื่อกำจัดครึ่งแรกได้ครึ่งหลังนั้นจะง่ายยิ่งขึ้น”
สิ่งนี้ก่อให้เกิดคำถามที่สำคัญอีกข้อหนึ่ง: ในที่สุดสิ่งใดที่แทนที่บรรยากาศของโลก จากการคำนวณต่อไป Schlichting และทีมของเธอพบว่ามีผลกระทบเช่นเดียวกันกับก๊าซที่ถูกขับออกมาซึ่งอาจจะนำก๊าซหรือสารระเหยชนิดใหม่ออกมา
“ เมื่อเกิดผลกระทบมันจะละลายดาวเคราะห์และความผันผวนของสารสามารถเข้าไปในบรรยากาศได้” Schlichting กล่าว “ พวกเขาไม่เพียง แต่สามารถทำให้หมดสิ้นลง แต่เติมเต็มส่วนหนึ่งของบรรยากาศ”
กลุ่มคำนวณปริมาณของสารระเหยที่อาจถูกปล่อยออกมาจากหินขององค์ประกอบและมวลที่กำหนดและพบว่าส่วนสำคัญของชั้นบรรยากาศอาจถูกเติมเต็มด้วยผลกระทบของหินอวกาศนับหมื่น
“ ตัวเลขของเราเหมือนจริงตามที่เรารู้เกี่ยวกับเนื้อหาที่ผันผวนของหินต่าง ๆ ที่เรามี” Schlichting บันทึกย่อ
Jay Melosh ศาสตราจารย์แห่งโลกบรรยากาศและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัย Purdue กล่าวว่าบทสรุปของ Schlichting นั้นน่าประหลาดใจเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าชั้นบรรยากาศของโลกถูกกำจัดโดยผลกระทบขนาดยักษ์เพียงครั้งเดียว เขากล่าวถึงทฤษฎีอื่น ๆ ว่าก่อให้เกิดการไหลของรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตที่รุนแรงจากดวงอาทิตย์เช่นเดียวกับ“ ลมสุริยะที่ไม่ปกติ”
“ วิธีที่โลกสูญเสียบรรยากาศดั้งเดิมของมันเป็นปัญหามายาวนานและกระดาษนี้ไปไกลในการแก้ปริศนานี้” Melosh ผู้ไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว “ ชีวิตเริ่มขึ้นบนโลกในเวลานี้และตอบคำถามเกี่ยวกับการที่ชั้นบรรยากาศหายไปบอกเราเกี่ยวกับสิ่งที่อาจทำให้เกิดต้นกำเนิดของชีวิต”
ในอนาคตข้างหน้า Schlichting หวังที่จะตรวจสอบเงื่อนไขพื้นฐานของการก่อตัวของโลกอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้นรวมถึงการทำงานร่วมกันระหว่างการปล่อยสารระเหยจากผู้ที่มีผลกระทบน้อยและจากมหาสมุทรแมกมาโบราณของโลก
“ เราต้องการเชื่อมโยงกระบวนการทางธรณีฟิสิกส์เหล่านี้เพื่อพิจารณาว่าองค์ประกอบใดน่าจะเป็นองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศมากที่สุด ณ เวลาศูนย์เมื่อโลกเพิ่งก่อตัวขึ้นและหวังว่าจะระบุเงื่อนไขสำหรับวิวัฒนาการของชีวิต” Schlichting กล่าว
Schlichting และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาในวารสารอิคารัสฉบับเดือนกุมภาพันธ์
