Dowody ze starożytnej części skorupy ziemskiej sugerują, że Ziemia była kiedyś światem wodnym, jakieś trzy miliardy lat temu. Jeśli to prawda, oznacza to, że naukowcy muszą ponownie przemyśleć sposób myślenia na temat egzoplanet i warunków mieszkaniowych. Będą także musieli przemyśleć swoje zrozumienie tego, jak zaczęło się życie na naszej planecie.
Nowa praca przedstawia te wyniki w czasopiśmie Nature Geoscience. Tytuł artykułu brzmi: „Ograniczone archaejskie wschodzenie kontynentu odzwierciedlone we wczesnym archaizmie18O-wzbogacony ocean. ” Współautorami są Boswell Wing z University of Colorado, Boulder oraz jego były doktorant, Benjamin Johnson z Iowa State University.
Prace koncentrują się na obszarze australijskiej prowincji Outback zwanym dzielnicą Panorama. W tym regionie w północno-zachodniej Australii znajduje się płyta dna oceanu o 3,2 miliarda lat, która została przewrócona na bok. Kawałek skorupy zawiera wskazówki chemiczne dotyczące wody morskiej starożytnej Ziemi.
„W pobliżu nie ma próbek naprawdę pradawnej wody oceanicznej, ale mamy skały, które wchodziły w interakcje z tą wodą morską i pamiętały tę interakcję” - powiedział Johnson w komunikacie prasowym.
„Powstanie i ewolucja biosfery ziemskiej kształtowały fizyczne i chemiczne historie oceanów”.
Z artykułu „Ograniczone archaejskie wschodzenie kontynentu odzwierciedlone we wczesnym archaizmie18O-wzbogacony ocean.
Autorzy chcieli wznowić debatę o tym, jak wyglądała starożytna Ziemia i dać początek nowej dyskusji.
We wstępie do swojego artykułu dwaj autorzy stwierdzili: „Powstanie i ewolucja biosfery ziemskiej zostały ukształtowane przez fizyczne i chemiczne historie oceanów. Morskie osady chemiczne i zmieniona skorupa oceaniczna zachowują zapis geochemiczny tych historii. Na przykład morskie osady chemiczne wykazują ich wzrost18O /16Współczynnik O w czasie. ”
Osady morskie zostały z czasem dobrze zbadane, ale autorzy tego badania spojrzeli na starożytną skorupę. Starożytne oceany zawierały różne rodzaje tlenu, które następnie osadzały się w skorupie. Naukowcy zebrali ponad 100 próbek starożytnej skały i przeanalizowali ją pod kątem dwóch izotopów tlenu: tlenu-16 i tlenu 18. Chcieli znaleźć względną ilość każdego izotopu w starożytnej skorupie, aby porównać go z ilościami w osadzie.
Ich wyniki pokazały więcej tlenu-18 w skorupie, kiedy powstała 3,2 miliarda lat temu, co oznacza, że ocean w tym czasie miał więcej tlenu-18. Para naukowców twierdzi, że oznacza to, że kiedy ta skorupa się utworzyła, nie było kontynentów. Dzieje się tak dlatego, że gdy tworzą się kontynenty, zawierają gliny, a gliny te wchłonęłyby cięższy tlen - 18. Więc gdyby istniały kontynenty 3,2 miliarda lat temu, ich próbki skorupy zawierałyby mniej tlenu-18.
Ogólnym wnioskiem ich pracy jest to, że oceany Ziemi przeszły przez dwa odrębne stany: jeden przed powstaniem kontynentów i drugi po utworzeniu kontynentów.
Morskie osady chemiczne zostały dokładnie zbadane, aby spróbować połączyć formację kontynentów na starożytnej Ziemi. Jak mówią badania, te starożytne osady obejmują „węglany, fosforany, krzemionkę mikrokrystaliczną i tlenki żelaza. Ponieważ te minerały tworzą się bezpośrednio z gatunków wodnych, mogą odzwierciedlać?18O wody, z którą współistnieją. ” Osady są wówczas jak archiwalny zapis Ziemi, a starsze osady wykazują wartości tlenu-18 stale rosnące w czasie, aż do dzisiaj. Ale praca ta kontrastuje z tym, a autorzy sugerują, że tlen tlenu w wodzie morskiej-18 spadał z czasem.
Para naukowców skonstruowała model starożytnej Ziemi, pokazując, że „zainicjowanie wietrzenia kontynentalnego w późnym archaizmie, między 3 a 2,5 miliarda lat temu, pociągnęłoby za sobą18O-wzbogacony wczesny ocean archaean do?18O wartościach podobnych do współczesnej wody morskiej. ” Tak więc dopiero po powstaniu kontynentów wartości tlenu-18 mogą zacząć wyglądać jak wartości współczesne.
Chociaż niniejsze badanie wskazuje na możliwość istnienia starożytnej Ziemi jako świata wodnego, nie oznacza to, że na planecie nie było żadnych form lądowych. W tym czasie mogły istnieć obszary lądowe wielkości wyspy, a nawet mikrokontynenty, o charakterze wulkanicznym i bardzo skaliste. Ale typy ogromnych form lądowych pokrywających dzisiejszą Ziemię, bogatych w glebę i z wysokimi łańcuchami górskimi, mogły nie istnieć. Gdyby tak było, zawartość tlenu-18 byłaby bardziej podobna do dzisiejszej.
„W tym, co zrobiliśmy, nie ma nic, co mówi, że nie można mieć tak małych, kontynentów wystających z oceanów”, powiedział Wing w komunikacie prasowym. „Nie sądzimy, że tak jak dzisiaj mamy do czynienia z formowaniem się gleb kontynentalnych w skali globalnej”.
Autorzy nie sugerują, że ich praca jest ostatecznym dowodem w toczącej się dyskusji wokół wczesnej Ziemi. Zauważają, że są to inne możliwe powody ich wyników.
Gdyby starożytne kontynenty powstawały znacznie wolniej niż współczesne kontynenty, mogłoby to wyjaśnić rozbieżność w zawartości tlenu-18. Możliwe jest również, że gliny, które absorbują tlen-18, powstały w samym oceanie, a nie na kontynentach.
Wskazuje to na trwałą tajemnicę w nauce o Ziemi: kiedy dokładnie powstały kontynenty?
Według niektórych dowodów jest prawdopodobne, że kontynenty mogą się formować tylko wtedy, gdy jądro Ziemi zrzuca ciepło i ochładza się. W każdym razie współczesne kontynenty nie nabrały kształtu aż do okresu jurajskiego. Wcześniej pojedynczy superkontynent Gondwany zajmował około jednej piątej powierzchni Ziemi. Wing chce zbadać młodsze obszary skorupy ziemskiej, aby dokładniej określić, kiedy powstały współczesne kontynenty.
To badanie dotyczy także wczesnego życia na Ziemi oraz tego, jak i kiedy powstało. Wczesne oceany Ziemi, podobnie jak współczesne oceany, działały jak bufor, który „pośredniczył w klimatycznych sprzężeniach zwrotnych między biosferą, atmosferą i geosferą przez długi czas, pomagając zapewnić długoterminową zdolność do zamieszkania na planecie”.
Nauka namalowała obraz tego, jak mogła wyglądać wczesna Ziemia i jaka była natura oceanów. Ale to jeszcze nie koniec. Wszystkie dowody są zakopane w skale i na czas. Kiedy staramy się zrozumieć zmiany klimatu tutaj na Ziemi, a wraz z coraz lepszym spojrzeniem na egzoplanety, wszystkie te pytania dotyczące starożytnej Ziemi, oceanów i biosfery nabierają nowego znaczenia.
Jak twierdzą autorzy w swoim artykule: „Wczesna Ziemia bez wschodzących kontynentów mogła przypominać„ wodny świat ”, stanowiąc istotne ograniczenie środowiskowe dotyczące pochodzenia i ewolucji życia na Ziemi, a także jego ewentualnego istnienia w innym miejscu.“
„Historia życia na Ziemi śledzi dostępne nisze” - powiedział Wing. „Jeśli masz wodny świat, świat pokryty oceanem, suche nisze po prostu nie będą dostępne”.
Więcej:
- Artykuł badawczy: Ograniczone wschodzenie archaejskiego kontynentu odzwierciedlone we wczesnym oceanie wzbogaconym w archaean 18O
- Informacja prasowa: Wczesna Ziemia mogła być „wodnym światem”
- Wikipedia: Ocean Planet
