Життя на Землі з’явилося завдяки рідкій воді, і вода ж зіграла ключову роль у формуванні порід, з яких складаються тектонічні плити. Але от питання: чи була молода Земля царством вулканів і сірки, або ж вона спочатку являла собою покриту водою сферу?
Чотири з половиною мільярди років тому хмари космічного пилу, що обертається навколо зірки, сформувалися в планету. Але на відміну від більшості інших планет зоряної системи, ця розташовувалася на орбіті, яка дозволяла воді на поверхні існувати у формі рідини, а не твердої або газоподібної речовини. Це і зіграло ключову роль в тому, щоб стародавня Земля стала колискою життя, але от питання: чи була новонароджена планета розпеченою кулею, покритою активними вулканами, або ж вона завжди була багатою водою сферою?
Вчені виявили новий спосіб заглянути в минуле і дізнатися відповідь на це питання.
Група дослідників вивчила камені, знайдені в дуже старому Канадському щиті, великому регіоні оголеної скельної породи в північно-західній частині провінції Квебек. Зразки, які вони вивчали, на перший погляд не являли собою нічого особливого: їм було всього 2,7 мільярда років, а сучасній науці відомі камені, які старше цих більш ніж на мільярд років. Тим не менш, дещо привернуло увагу дослідників: метали, сліди яких були виявлені в породі, містили спеціальні маркери, які передбачають приналежність до дуже специфічного вигляду земної кори, що з’явився незабаром після утворення планети і більше схожої на марсіанську, ніж на звичну нам земну. Нове дослідження опубліковано в журналі Science.
Вчені спеціально провели аналіз двох «природних годин», пар ізотопів самарія і неодиму. Перший ізотоп самарія розпадається на ізотоп неодиму дуже швидко, а тому присутність т. з. неодиму-142 дає нам інформацію про ранню історію породи. Другий ізотоп самарія розпадається на неодим-143 набагато повільніше. Таким чином, співвідношення ізотопів першої і другої пари дають нам вичерпну інформацію про той часовий проміжок, коли закінчився розпад одного і почався розпад другого.
Джонатан О’ніл, доцент з Оттавського університету в Канаді, разом з колегами використовував ці маркери для того, щоб визначити, чи виникли ці канадські щитові породи з «фельзитового» джерела (гранітної породи, типової для земної кори на суходолі), або ж з «мафічного» джерела (базальтової породи, характерної для кори морського дна). Виявилося, що знахідка була сформована з мафічного джерела близько 4 мільярдів років тому, а після стала частиною Канадського щита. Це означає, що шматок дуже давньої океанічної кори пролежав у землі близько мільярда років, перш ніж сам перетворився в земну кору. Це не означає втім, що стародавня Земля була покрита океанами: і на інших планетах, де океанів немає і не було, виявлена подібна кора. За словами геохіміка Мінг Танга, питання слід поставити по-іншому: якщо формування землі починалося переважно з мафічної, океанічної кори, то чому зараз у нас так багато континентальної земної кори?
На перший погляд звучить як якась езотерика, але на практиці все більш ніж прозаїчно: ми не знаємо, як виглядала Земля мільярди років тому, оскільки на сьогоднішній день знайдено занадто мало зразків каменів, вік яких приблизно відповідає 4 мільярдів років, щоб судити про щось напевно. Нова методика дозволяє «читати» більш молоді камені для того, щоб отримати інформацію про далеке минуле.
Так про що ж нам говорить нове дослідження? Як правило, люди звикли вважати, що молода Земля була схожа на «пекельні» світи, як от Венера або Марс, у яких є мафічна кора без тектонічних плит — розпечені планети, виділяють сірчисті міазми. Робота О’ніла підтверджує цю гіпотезу і припускає, що близько 3 мільярдів років тому на планеті могли з’явитися гранітні плити, які стали основою для тектонічних плит. Багато вчених, однак, не згодні з цим і вважають, що тектонічні плити сформувалися значно раніше, в основному завдяки наявності рідкій воді. Однозначної відповіді все ще немає, а тому вчені сподіваються, що майбутні знахідки та вдосконалені методи аналізу гірських порід допоможуть остаточно поставити крапку в цьому питанні.