Новые данные свидетельствуют о наличии на ранней Земле и океанов, и пресной воды, предлагая два возможных сценария зарождения жизни.
Новое исследование показало, что древнейшие кристаллы в мире несут на себе следы воздействия как пресной, так и соленой воды в период своего формирования. Это указывает на то, что на очень ранней Земле были океаны и суша, на которой могли скапливаться осадки. Хоть та Земля и была негостеприимным миром, открытие рисует картину планеты, гораздо более похожей на современную, чем любой другой объект в Солнечной системе, и предполагает наличие условий для зарождения жизни.
Большая часть реликвий ранней Земли давно переработана в мантии планеты, не оставив после себя никаких следов. Однако, в районе Джек Хиллс в Западной Австралии обнаружены кристаллы циркона возрастом до 4,4 миллиарда лет. Эти кристаллы, хоть и крошечные и связанные с гораздо более молодыми осадочными породами, являются самыми древними минералами на планете и дают важные подсказки о состоянии Земли во время их образования.
Многие цирконы демонстрируют признаки формирования в водной среде, а тип кислорода в их составе раскрывает природу этой воды. Океаническая вода в основном состоит из атомов кислорода-16, но также содержит некоторое количество кислорода-18.
“Когда вода испаряется, кислород-16 испаряется легче”, – объясняет доктор Хьюго Олирук из Университета Кертин (Австралия), – “потому что более легким молекулам проще вырваться. Этот процесс во многом зависит от температуры: чем ближе к полюсам, тем легче изотопный состав воды”.
Когда испарившиеся молекулы выпадают в виде осадков, образовавшиеся озера имеют пониженное содержание кислорода-18.
Спустя миллиарды лет, Олирук и его команда смогли определить тип воды, в которой формировались цирконы, по соотношению изотопов. Подавляющее большинство изученных цирконов из Джек Хиллс сформировалось либо внутри Земли, не контактируя с водой, либо в океане. Однако небольшая часть кристаллов имеет изотопные значения, характерные для образования в дождевой воде.
Примечательно, что все эти кристаллы относятся к двум временным периодам: узкому промежутку около 3,4 миллиарда лет назад и периоду между 3,9 и 4,02 миллиарда лет назад.
Ранее самые древние геологические свидетельства круговорота воды относились к периоду 3,2 миллиарда лет назад. Геологи были уверены, что круговорот воды начался гораздо раньше, но не могли точно определить, насколько.
“Примерно в 2000 году была популярна теория о том, что 4 миллиарда лет назад Земля была абсолютно сухой”, – рассказывает Олирук. – “Это был безжизненный мир с оранжевым небом и коричневой почвой. Но в 2001 году были найдены доказательства существования воды более 4 миллиардов лет назад. Мы не знали ее состава, но это открытие было достаточно захватывающим, чтобы перевернуть существующую парадигму”.
Открытие привело к полному пересмотру представлений о ранней Земле. Ученые предположили, что вся планета в то время была покрыта глобальным океаном, из которого выступали лишь небольшие островки суши.
Однако работа Олирука и его коллег демонстрирует, что в то время должна была существовать суша, на которой могли образовываться пресноводные озера, иначе любой дождь смешивался бы с морской водой, не меняя изотопного состава.
Тот факт, что пресноводные цирконы так редки, может указывать на то, что суши было не так много. Однако место, где они были найдены – это всего лишь один небольшой участок на всем земном шаре.
“Около 5-10 процентов цирконов из Джек Хиллс имеют возраст 4 миллиарда лет и старше”, – говорит Олирук. – “В других местах доля таких кристаллов не превышает одного на 10 000”.
“Это, – с сожалением признаёт он, – искажает наше представление о ранней Земле”.
Возможно, в те времена на другой стороне планеты существовали обширные участки суши, которые с тех пор были переработаны в мантии.
Отсутствие пресноводных цирконов, образовавшихся ранее 4,1 миллиарда лет назад или в период между двумя пиками, также не доказывает, что в те времена суши не вообще существовало. Возможно, ее просто нет в очень ограниченном количестве образцов, доступных для изучения.
До сих пор ведутся споры о том, зародилась ли жизнь в гидротермальных источниках на дне океана или в “теплых маленьких прудах”, как предполагал Дарвин. Новое исследование показывает, что обе среды существовали на Земле уже на самых ранних этапах ее развития, делая возможным любой из этих сценариев.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Читайте также: Триллионы тонн углерода не учитывались в экологических моделях
