Kropla magmy zatopiona w bańce mniejszej niż szerokość ludzkich włosów i znaleziona w Południowej Afryce może cofnąć zegar podczas pierwszego powolnego tańca skalistych płyt, które tworzą jego zewnętrzną powłokę.
Substancje chemiczne wewnątrz tej małej kropelki sugerują, że tak zwana tektonika płytowa ożywiła się w ciągu pierwszego miliarda lat istnienia Ziemi.
Od lat pięćdziesiątych naukowcy wiedzą, że skorupa ziemska jest wykonana z gigantycznych płyt zwanych płytami tektonicznymi, które unoszą się nad stopionym płaszczem Ziemi. Te kolosalne płyty spotykają się w strefach subdukcji, gdzie lżejsza płyta wsuwa się pod cięższą płytą w głębiny płaszcza. Tonąca skorupa, nasycona minerałami zebranymi z powierzchni Ziemi, topi się w magmę pod ekstremalnymi ciśnieniami i temperaturami we wnętrzu Ziemi.
Kiedy dokładnie rozpoczął się recykling planetarny, dyskutowano o nim. Szacunki wahają się od 1 do 4 miliardów lat temu. Obecnie międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że subdukcja skorupy ziemskiej prawdopodobnie rozpoczęła się ponad 3,5 miliarda lat temu. Ich wyniki zostały opublikowane 15 lipca w czasopiśmie Nature.
„Tektonika płyt może być głównym procesem na Ziemi, który odróżnia ją od innych planet w naszym Układzie Słonecznym i może być dość znacząca dla badań nad życiem na Ziemi” - powiedział Alexander Sobolev, główny autor artykułu i geochemik z Université Grenoble Alpes we Francji.
Mikroskopijny koralik schłodzonej magmy u podstaw ich odkrycia leżał w uśpieniu przez ponad 3,3 miliarda lat, chroniony przez kryształowy grobowiec oliwinu i niezmieniony przez otaczające środowisko. Była to kapsuła czasu z jednego z najwcześniejszych eonów w historii Ziemi.
Kryształ oliwinu, nie większy niż ziarno piasku, znaleziono w skale komatiitowej, nazwanej tak od rzeki Komati w Południowej Afryce, gdzie odkryto takie skały. Powstały, gdy niezwykle gorące smugi magmy unosiły się z płaszcza na powierzchnię Ziemi (gdy magma osiągnie powierzchnię Ziemi, nazywa się ją lawą) w okresie archaicznym (2,5 miliarda do 4 miliardów lat temu). Te rzadkie skały są wyjątkowo cenne dla geologów, ponieważ dają wgląd w wczesne warunki płaszcza Ziemi.
Aby zbadać włączenie maleńkiej magmy, Sobolev i jego zespół przetopili owalne kryształy, ogrzewając je do ponad 2700 stopni Fahrenheita (1500 stopni Celsjusza) i szybko schładzając je w wodzie z lodem, aby utworzyć szklistą próbkę. Następnie wykorzystali najnowocześniejsze przyrządy do pomiaru składu chemicznego szklistej magmy i ustalenia jej pochodzenia.
Naukowcy odkryli, że magma zawiera wiele sygnatur subdukowanej skorupy oceanicznej, w tym wysokie stężenie wody i chloru oraz niski poziom deuteru (ciężka wersja wodoru). Doszli do wniosku, że magma pochodzi ze stopionych pozostałości starożytnego dna oceanicznego.
„Jeśli tak jest, to wiele znaczy” - powiedział Sobolev. „Oznacza to, że skorupa zmieniona w wodzie morskiej z powierzchni spadła do płaszcza prawie 3,3 miliarda lat temu. Ponieważ wszystkie te procesy są powolne, można oczekiwać, że od momentu, gdy to źródło spadło do punktu, w którym osiągnęło powierzchnię ponownie zajęło to co najmniej 100 do 200 milionów lat. Oznacza to, że proces ten rozpoczął się w ciągu pierwszych miliardów lat historii Ziemi ”.
