Cyrkony z Australii rewolucjonizują wiedzę na temat młodości Ziemi

|Z ostatniej chwili

W przyrodzie kolor wściekle żółty bywa stosowany ku przestrodze (patrz: liściołaz żółty) czy jako kamuflaż (patrz: modliszka storczykowa). W Pulsarze natomiast – to sygnał końca embarga, które prestiżowe czasopisma naukowe nakładają na publikowane przez badaczy artykuły. Tekst z żółtym oznaczeniem dotyczy więc doniesienia, które zostało upublicznione dosłownie przed chwilą.

Jak wyglądał nasz glob przez pierwsze pół miliarda lat po narodzinach? Długo sądzono, że był z wierzchu piekielnie gorący i pokryty płynną magmą. Że przypominał wnętrze pieca hutniczego, gdzie żaden żywy organizm nie miałby szans na przetrwanie. I dopiero 3,8–3,7 mld lat temu powierzchnia Ziemi ochłodziła się na tyle, że mogła się na niej pojawić niezbędna do życia woda. Geolodzy, szukając odpowiedniego określenia na tą gorącą fazę w dziejach planety, zainspirowali się wizją mitologicznego Hadesu i zaproponowali termin hadeik.

Ta hipoteza od pewnego czasu chwieje się w posadach za sprawą maleńkich cyrkonów znalezionych po raz pierwszy w 1984 r. na półpustynnych wzgórzach Jack Hills w Australii Zachodniej. Skały liczyły ok. 3 mld lat, ale gdy w kolejnych latach zaczęto datować cyrkony, okazało się, że mają ponad 4 mld lat. Kolejni badacze pielgrzymujący do Jack Hills znaleźli okruch liczący aż 4,4 mld lat. Naukowcy przecierali oczy ze zdumienia.

Cyrkony są wśród minerałów prawdziwymi twardzielami. Bywają trwalsze od skał, w których tkwią. Nawet one nie przetrwałyby jednak w potokach magmy kipiącej blisko powierzchni planety. Czyżby więc już za młodu skorupa Ziemi była chłodna i sztywna? To jednak oznaczałoby, że temperatura była tu o wiele niższa niż powszechnie uważano. Zapachniało sensacją.

Cegiełki, które nie pasowały do obrazu

Cyrkony składają się z atomów krzemu, tlenu oraz pierwiastka cyrkonu, ale zawierają też domieszki wielu innych pierwiastków. I to właśnie one stały się głównym obiektem zainteresowania badaczy. Jedne sugerowały, że prastare cyrkony mogły mieć w chwili powstania kontakt z wodą oceaniczną. Inne – że kryształki powstały blisko powierzchni globu. Kolejne były podobne do tych, które występują we współczesnych skałach lądowych niszczonych przez wiatr i wodę. W niektórych drobinach odnaleziono śladowe ilości tytanu, co miało dowodzić, że powstały one w obrębie kontynentów. Jeden z badaczy w cyrkonie z Jack Hills sprzed 4,1 mld lat odnalazł nawet wtrącenia grafitu, co skłoniło go do postawienia śmiałej tezy, że jest to dzieło żywego organizmu. A całkiem niedawno kolejny naukowiec po określeniu proporcji dwóch izotopów tlenu wyłuskanych z cyrkonów doszedł do wniosku, że minerały miały kontakt z deszczówką spływającą po skałach budujących ląd.

Wszystko to nie pasowało do obrazu młodej Ziemi podobnej do wnętrza wulkanu. Cyrkony podpowiadały inną wersję zdarzeń: nasz glob ostygł szybko – hadesowe królestwo trwało krótko i skończyło się 4,4–4,3 mld lat temu. Od tego momentu Ziemia przypominała raczej tę z naszych czasów – z falującymi morzami, z których być może wynurzyły się pierwsze lądy, z podobnym do współczesnego obiegiem wody w przyrodzie. Oczywiście od dzisiejszej planety różniła się pewnymi „szczegółami”, na przykład składem atmosfery, ale poza tym mogło to być całkiem sympatyczne i przyjazne dla życia miejsce.

Kolejną cegiełkę do tego zestawu argumentów dokłada w dzisiejszym „Nature” jeden z nestorów badań nad australijskimi cyrkonami – John Valley z University of Wisconsin-Madison.

Granity, w których doszło do narodzin

Wraz ze swoim zespołem naukowiec zliczał i określał proporcje sześciu pierwiastków śladowych – niobu, skandu, uranu, iterbu, hafnu i tlenu. Na tej podstawie doszedł do wniosku, że cyrkony z Jack Hills musiały się narodzić we wnętrzu tworzącego się kontynentu prawdopodobnie zbudowanego z granitów. Skały granitowe występują dziś powszechnie w skorupie ziemskiej – są lekkie i powstają na głębokości wielu kilometrów z magmy wzbogaconej wodą. Zdaniem Valleya ta woda mogła pochodzić z powierzchni planety, a została dostarczona pod ziemię wraz ze skałami zanurzającymi się w skorupie ziemskiej.

„Granity i podobne do nich skały tworzą fundament kontynentów. Wygląda na to, że formowały się one w niektórych miejscach na globie już przed ponad 4 mld lat. Ponieważ były zbudowane z lekkich skał, wznosiły się wyżej aniżeli baseny oceaniczne. W ten sposób powstały pierwsze lądy i zapewne pierwsze łańcuchy górskie” – twierdzi Valley, zastrzegając oczywiście – zgodnie z odwiecznym rytuałem naukowym – że nie wszystko jeszcze jest wiadome i wiele rzeczy pozostało do wyjaśnienia, w tym sam mechanizm zanurzania się skał we wnętrzu globu. Dziś subdukcja zachodzi w miejscach, gdzie jedna płyta litosfery nurkuje pod drugą płytę, ale na młodej Ziemi takiej tektoniki płyt raczej jeszcze nie było, więc mechanizm wymuszający pionowe krążenie materii skalnej musiał być inny.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.