A megfelelő légnyomás rendkívül fontos az élőlények számára, hiszen egyrészt segít megtartani a légkör vízgőztartalmát és csapdába ejteni a napfényt, másrészt az élethez szükséges kémiai folyamatokat is befolyásolja. Ezért is lehet érdekes, hogy milyen volt a múltban bolygónk légköre. Egy újonnan megjelent tanulmány tanúsága szerint a Föld 2,7 milliárd évvel ezelőtt egy teljesen idegen világ benyomását kelthette, hiszen légköre negyed vagy legfeljebb fele olyan sűrű volt, mint a mai atmoszféra. Ezen eredmény tükrében pedig megkérdőjeleződhet mindaz, amit a szakértők a bolygó korai történetével kapcsolatban eddig tudni véltek, többek közt az is, hogyan volt képes a fiatal égitest elegendő hőt csapdába ejteni ahhoz, hogy rajta az élet kialakulhasson.
A szakértők régóta azt feltételezték, hogy a Föld ősi légköre erősen üvegházhatású volt, mivel a Nap a bolygó történetének korai szakaszában 20 százalékkal kevesebb energiát sugárzott ki, mint napjainkban. Erős üvegházhatás hiányában a bolygón ilyen körülmények között fagypont körüli középhőmérséklet uralkodott volna, a feltételezett sűrű légkör azonban ezt jelentősen megemelhette volna. Az utóbbi években azonban több olyan eredmény is napvilágot látott, amely nem a sűrű korai légkör, hanem éppen ellenkezőleg, egy, a mainál sokkal ritkább atmoszféra létezését támasztja alá.
Egy 2012-es kutatás során a szakértők megkövesedett esőcseppek tanulmányozása nyomán jutottak arra a következtetésre, hogy a légkör 3 milliárd éve legfeljebb fele olyan sűrű volt, mint manapság. Ugyanez a kutatócsoport azóta még pontosabb módszert dolgozott ki a korai légköri nyomás tanulmányozására: ősi lávafolyamokban csapdába esett gázbuborékokat vizsgáltak.
Ausztrália vörös homokkal és sziklákkal fedett, kietlen tájain több milliárd éve lávafolyamok hömpölyögtek. Az ezekben oldott gázok a felszínre törés után elkezdtek felbugyogni, hasonlóan ahhoz, mint amikor levesszük egy szénsavas üdítő kupakját, magyarázza Roger Buick, a Washington Egyetem kutatója, az új eredményekről beszámoló tanulmány egyik szerzője. Mivel a forró láva gyorsan lehűlt és megszilárdult, a buborékok nagy része csapdába esett benne. A kőzet felszínén látható és az annak mélyén rejtőző buborékok méretéből következtetni lehet arra, hogy azok megkövesedése idején mekkora volt a légnyomás, hiszen az előbbiek a fölöttük található levegőoszlop súlyának ellenében, az utóbbiak pedig a légkör és a fölöttük lévő lávatömeg súlyának ellenében mozogtak felfelé.
A kétségkívül érdekes és egyedi megközelítés gyakorlatban való alkalmazásához a szakértőknek először is olyan lávafolyást kellett találniuk, amely kellően idős és érintetlen a mérések elvégzéséhez. Buick és kollégái tíz éve vágtak bele a keresésbe Nyugat-Ausztrália egyik 2,7 milliárd éves bazalttal fedett területén. Évek munkájával végül három olyan bazaltdarabot azonosítottak, amely megfelelt elvárásaiknak, vagyis felszíne nem erodálódott, és mélyebb rétegeibe az eredeti kiömlés óta nem került frissebb láva.
Az már első pillantásra nyilvánvaló volt a felszíni buborékok mérete alapján, hogy az ősi légkör nem lehetett olyan, mint amilyennek a kutatók korábban hitték, hiszen azok nagysága sokkal alacsonyabb légnyomást feltételezett a mainál. A szakértők szerint ennek oka a nitrogén hiányában keresendő. Míg napjainkban a légkör 80 százalékát nitrogén, 20 százalékát oxigén teszi ki, a bazalt megszilárdulása idején még egyáltalán nem volt szabad oxigén az atmoszférában. Ez tehát megmagyarázhatja a nyomáskülönbség egy kis részét, de nem az egészet. Ennyivel alacsonyabb légnyomáshoz ugyanis sokkal kevesebb nitrogént is kell feltételeznünk, mondják a szakértők.
Napjaink Földjén évente több tízmillió tonna nitrogént kötnek meg a baktériumok és a fitoplanktonok, és minden évben ezzel közel azonos mennyiségű nitrogén kerül vissza a légkörbe a biológiai és geológiai folyamatok eredményeként. A kutatók szerint ez a mérleg a Föld korai időszakában nem volt ennyire kiegyenlített. Buick és társai tavaly megjelent tanulmányukban arra vonatkozó bizonyítékokat tártak fel, hogy a nitrogén biológiai megkötése már félmilliárd évvel a kérdéses lávafolyás előtörése előtt megkezdődött. A kezdetleges életformák tehát nagy mennyiségű nitrogént vontak el a légkörből, oxigén hiányában azonban ennek csak töredéke került vissza oda. Ennek eredményeként az élet több száz millió éven keresztül folyamatosan csökkentette az atmoszféra nitrogéntartalmát, egészen a nagy oxigenizációs esemény 2,4 milliárd évvel ezelőtti bekövetkeztéig, amikor a fotoszintetizáló élőlények megjelenésével elkezdett nőni a légkör oxigéntartalma, és vele együtt az abban található nitrogén mennyisége is.
Az új eredmények ismeretében jelenleg érthetetlen, hogyan tudta a fiatal Nap melegen tartani a földi felszínt, amely a rendelkezésre álló bizonyítékok alapján a ritka légkör ellenére is hordozott folyékony vizet. A most publikált ősi légnyomás-adatok ugyanakkor megerősítésre szorulnak, ennek érdekében Buick és társai már meg is kezdték egy még idősebb bazalttömb tanulmányozását Dél-Afrikában.
