Данные древнего участка земной коры свидетельствуют о том, что когда-то Земля была водным миром, около трех миллиардов лет назад. Если это правда, это означает, что ученым необходимо пересмотреть некоторые взгляды на экзопланеты и обитаемость. Им также необходимо пересмотреть свое понимание того, как началась жизнь на нашей планете.
Новая статья представляет эти результаты в журнале Nature Geoscience. Название статьи: «Ограниченное появление архейского континента, отраженное в раннем архее».18О-обогащенный океан. Соавторы - Босвелл Винг из Университета Колорадо, Боулдер, и его бывший студент-докторант Бенджамин Джонсон из Университета штата Айова.
Работа сосредоточена на области в австралийской глубинке, которая называется район Панорама. В этом регионе на северо-западе Австралии есть плита океанского дна, возраст которой составляет 3,2 миллиарда лет и которая перевернута на бок. Кусок коры содержит химические подсказки о морской воде древней Земли.
«Вокруг нет образцов действительно древней океанской воды, но у нас есть камни, которые взаимодействовали с этой морской водой и помнили об этом взаимодействии», - сказал Джонсон в пресс-релизе.
«Происхождение и эволюция биосферы Земли были сформированы физической и химической историей океанов».
Из статьи «Ограниченное появление архейского континента отражено в раннем архее».18О-обогащенный океан.
Авторы хотели возобновить дискуссию о том, как выглядела древняя Земля, и открыть новое обсуждение.
Во введении к своей статье оба автора говорят: «Происхождение и эволюция биосферы Земли были сформированы физической и химической историей океанов. Морские химические отложения и измененная океаническая кора сохраняют геохимическую запись этих историй. Морские химические осадки, например, показывают увеличение их18O /16Соотношение во времени.
Морские отложения были хорошо изучены с течением времени, но вместо этого авторы этого исследования рассматривали древнюю кору. Древние океаны содержали различные виды кислорода, которые затем оседали в коре. Ученые собрали более 100 образцов древней породы и проанализировали ее на наличие двух изотопов кислорода: кислорода-16 и кислорода-18. Они хотели найти относительное количество каждого изотопа в древней коре, чтобы сравнить его с количеством в осадке.
Их результаты показали, что в коре было больше кислорода-18, когда она образовалась 3,2 миллиарда лет назад, то есть в океане в то время было больше кислорода-18. Пара исследователей говорит, что это означает, что когда образовалась эта кора, континентов не было. Это связано с тем, что при образовании континентов они содержат глины, и эти глины поглотили бы более тяжелый кислород-18. Таким образом, если бы континенты были 3,2 миллиарда лет назад, их образцы коры содержали бы меньше кислорода-18.
Общий вывод их работы заключается в том, что океаны Земли прошли через два различных состояния: одно до образования континентов и одно после образования континентов.
Морские химические отложения были тщательно изучены, чтобы попытаться соединить формирование континента на древней Земле. Как говорится в исследовании, эти древние отложения включают «карбонаты, фосфаты, микрокристаллический кремнезем и оксиды железа. Поскольку эти минералы образуются непосредственно из водных видов, они могут отражать?18О воды, с которой они сосуществуют. Отложения похожи на архивные записи Земли того времени, а более старые отложения показывают, что значения кислорода-18 неуклонно растут во времени, вплоть до сегодняшнего дня. Но эта работа контрастирует с этим, и авторы предполагают, что кислород-18 в морской воде со временем уменьшился.
Пара ученых создала модель для древней Земли, показав, что «начало континентального выветривания в конце архея от 3 до 2,5 миллиардов лет назад могло бы привести к18О-обогащенный ранний архейский океан?18О значения, подобные тем, что в современной морской воде ». Таким образом, только после того, как континенты сформировались, значения кислорода-18 могут начать выглядеть как современные значения.
Хотя это исследование указывает на возможность существования древней Земли как водного мира, это не означает, что планета была без каких-либо форм земли. В то время могли существовать участки суши размером с остров или даже микроконтиненты, вулканического характера и очень каменистые. Но типов обширных форм земли, которые покрывают Землю сегодня, богатых почвой и с высокими горными цепями, возможно, не существовало. Если бы они имели, содержание кислорода-18 было бы более похоже на сегодняшнее.
«Ничто в том, что мы сделали, не говорит о том, что у вас не будет маленьких микроконтинентов, торчащих из океанов», - сказал Винг в пресс-релизе. «Мы просто не думаем, что произошло глобальное образование континентальных почв, как сегодня».
Авторы не предполагают, что их работа является окончательным доказательством в продолжающейся дискуссии вокруг ранней Земли. Они отмечают, что есть и другие возможные причины их результатов.
Если бы древние континенты образовывались гораздо медленнее, чем современные континенты, это могло бы объяснить расхождение в кислороде-18. Также возможно, что глины, которые поглощают кислород-18, образовались в самом океане, а не на континентах.
Это указывает на непреходящую загадку в науке о Земле: когда именно образовались континенты?
Вероятно, по некоторым данным, континенты могли сформироваться только тогда, когда ядро Земли теряло тепло и остывало. В любом случае, современные континенты не сформировались до окончания юрского периода. До этого один суперконтинент Гондвана занимал около одной пятой поверхности Земли. Крыло хочет исследовать более молодые области земной коры, чтобы попытаться более четко определить, когда сформировались современные континенты.
Это исследование также касается ранней жизни на Земле, а также того, как и когда она сформировалась. Ранние океаны Земли, подобно современным океанам, действовали в качестве буфера, который «опосредовал климатическую обратную связь между биосферой, атмосферой и геосферой в течение глубокого времени, помогая обеспечить долгосрочное обитание планет».
Наука нарисовала картину того, как могла выглядеть ранняя Земля, и какова была природа океанов. Но это далеко не завершено. Доказательства все похоронены, в скале и во времени. И поскольку мы стремимся понять изменение климата здесь, на Земле, и когда мы все лучше и лучше рассматриваем экзопланеты, все эти вопросы о древней Земле, океанах и биосфере приобретают новое значение.
Как говорят авторы в своей статье: «Ранняя Земля без зарождающихся континентов, возможно, напоминала« водный мир », создавая важное экологическое ограничение для происхождения и развития жизни на Земле, а также ее возможного существования в других местах.“
«История жизни на Земле отслеживает доступные ниши», - сказал Винг. «Если у вас есть водный мир, мир, покрытый океаном, то сухие ниши просто не будут доступны».
Больше:
- Исследовательская статья: Ограниченное появление архейского континента отражено в раннем архейском океане, обогащенном 18O
- Пресс-релиз: Ранняя Земля, возможно, была "водным миром"
- Википедия: Планета океана
