Najstarsze kryształy świata ujawniają, że 4 miliardy lat temu na Ziemi były deszcze i oceany

Nowe badania pokazują, że najstarsze kryształy świata podczas ich powstawania były narażone na działanie słodkiej i słonej wody. Sugeruje to, że na bardzo wczesnej Ziemi istniały oceany i lądy, na których mogła gromadzić się woda deszczowa. Chociaż pod wieloma względami jest to piekielne, wskazuje na istnienie planety, która bardziej niż cokolwiek innego w Układzie Słonecznym przypomina planetę, którą znamy dzisiaj, i wskazuje na możliwości ewolucji życia.

Większość śladów wczesnej Ziemi już dawno przeszła przez płaszcz, nie pozostawiając nic do zbadania. Góry Jack Hills w Australii Zachodniej zawierają kryształy cyrkonu datowane na 4,4 miliarda lat. Są niewielkich rozmiarów, osadzone w młodszych skałach osadowych, ale są najstarszymi minerałami na planecie i dostarczają ważnych wskazówek na temat stanu Ziemi w momencie ich powstania.

Wiele cyrkonów wykazuje ślady formowania się w wodzie, a rodzaj zawartego w nich tlenu ujawnia naturę wody. Oceany zawierają wodę złożoną głównie z 16 atomów tlenu, ale także z pewnymi ilościami 18 atomów tlenu. „Kiedy woda wyparowuje, wyparowuje więcej tlenu.” Doktor Hugo Ollerock Lżejsze cząsteczki łatwiej uciekają, powiedział IFLScience z Curtin University. „Temperatury są w większości kontrolowane, a im bliżej biegunów, tym robi się jaśniej”. Kiedy odparowane cząstki opadają w postaci deszczu, powstałe jeziora zmniejszają dostępność tlenu18.

Miliardy lat później Ollerok był częścią zespołu, który odczytał rodzaj wody, w której powstaje cyrkon, na podstawie proporcji izotopów. Zdecydowana większość cyrkonii w Jack Hills, które badał zespół, powstała albo na Ziemi, bez żadnego kontaktu z wodą, albo pod oceanem. Jednak niewielka część ma zamiast tego wartości izotopowe zgodne z tworzeniem się w wodzie deszczowej. Warto zauważyć, że wszystkie te pierwiastki w badanej próbie pochodzą z dwóch okresów: wąskiego przedziału około 3,4 miliarda lat temu oraz od 3,9 do 4,02 miliarda lat temu.

Wcześniej najstarszy zapis geologiczny dotyczący obiegu wody pochodził sprzed 3,2 miliarda lat. Geolodzy byli pewni, że cykl rozpoczął się dużo wcześniej, ale nie byli w stanie określić, jak długo wcześniej.

„Około 2000 roku panowała wielka teoria, że ​​4 miliardy lat temu Ziemia była całkowicie sucha” – Ollerok powiedział IFLScience. „Krajobraz był pusty, niebo było pomarańczowe, a ziemia brązowa. W 2001 roku odkryto dowody obecności wody ponad 4 miliardy lat temu. Nie znaliśmy składu, ale było to na tyle dramatyczne, że zmieniło paradygmat. ” Spowodowało to odwrócenie kompletne, ponieważ ogólnie zakładano, że cała Ziemia w tamtym czasie była prawdopodobnie pokryta globalnym oceanem, z widocznymi co najwyżej małymi wyspami.

Jednak prace Olleroka i jego współpracowników pokazują, że w tamtym czasie musiał istnieć jakiś ląd, na którym mogły tworzyć się jeziora słodkowodne, w przeciwnym razie każdy deszcz zmieszałby się z wodą morską, nie zmieniając stosunku izotopów.

Fakt, że cyrkon występuje rzadko w słodkiej wodzie, może sugerować, że ta kraina nie była szczególnie obfita, ale to tylko historia jednego miejsca na świecie. „Około 5 do 10 procent cyrkoni znalezionych w Jack Hills ma 4 miliardy lat lub więcej. Kolejny najwyższy odsetek gdzie indziej to jeden na 10 000” – Ollerok powiedział IFLScience. To „zakłóca nasze rozumienie wczesnej Ziemi” – ubolewał. W tamtym czasie na drugim końcu świata mogły istnieć duże suche obszary i od tego czasu są one poddawane recyklingowi przez płaszcz.

Brak cyrkonu w słodkiej wodzie 4,1 miliarda lat temu lub pomiędzy tymi dwoma okresami również nie dowodzi, że Ziemia nie istniała w tamtych czasach. Może go po prostu brakować w ograniczonej próbce, z którą zespół musiał pracować.

Trwa debata na temat tego, czy życie powstało wokół kominów hydrotermalnych na dnie oceanu, czy też w „małym, ciepłym basenie”, jak sugerował Darwin. Praca ta pokazuje, że oba zjawiska były obecne zbyt wcześnie, aby możliwa była którakolwiek z opcji.

Badanie zostało opublikowane w Przyrodnicze nauki o ziemi.