Согласно новому исследованию, Земля 3,2 миллиарда лет назад была «водным миром» затопленных континентов.
Исследователи проанализировали данные об изотопах кислорода из древней океанской коры, которые теперь выставлены на суше в Австралии, чтобы сделать их открытие.
Исследователи сообщают, что это может иметь серьезные последствия для происхождения жизни.
«Ранняя Земля без зарождающихся континентов, возможно, напоминала «водный мир», создавая важное экологическое ограничение для происхождения и эволюции жизни на Земле, а также для ее возможного существования в других местах», — пишут исследователи в статье в журнале Nature Geoscience.
ДАВНО УШЕДШИЕ ОКЕАНЫ РАННЕЙ ЗЕМЛИ
Работа над проектом началась, когда исследователи начали говорить на конференциях и узнали о хорошо сохранившейся океанской коре, возраст которой составляет 3,2 миллиарда лет, из архейского эона (от 4 до 2,5 миллиардов лет назад) в отдаленной части штата. Западная Австралия. Предыдущие исследования означали, что на сайте уже была большая библиотека геохимических данных.
Бенджамин Джонсон, доцент кафедры геологических и атмосферных наук в Университете штата Айова и недавний научный сотрудник в Университете Колорадо в Боулдере, присоединился к Босвеллу Вингу, доценту геологических наук в Колорадо, и его исследовательской группе и отправился навестить морская кора для себя. Поездка 2018 года включала в себя перелет в Перт и 17-часовой переезд на север в прибрежный район около Порт-Хедленда.
Взяв свои собственные образцы породы и покопавшись в библиотеке существующих данных, Джонсон создал сетку поперечного сечения значений изотопа кислорода и температуры, найденных в породе.
Изотопы — это атомы химического элемента с одинаковым количеством протонов в ядре, но с разным количеством нейтронов. В этом случае различия в изотопах кислорода, сохранившихся с древней породы, дают представление о взаимодействии породы и воды миллиарды лет назад.
Получив двумерные сетки, основанные на данных о целых породах, Джонсон создал обратную модель для оценки изотопов кислорода в древних океанах. Результат: Древняя морская вода была обогащена примерно на 4 части на тысячу больше тяжелого изотопа кислорода (кислорода с восемью протонами и 10 нейтронами, записанного как 18O), чем свободный сегодня ледяной океан.
ДВЕ ТЕОРИИ
Исследователи предлагают два возможных пути: круговорот воды в древней океанской коре отличался от современной морской воды с гораздо более высокотемпературными взаимодействиями, которые могли бы обогатить океан тяжелыми изотопами кислорода. Или, катание на воде из континентальной породы могло бы снизить процент тяжелых изотопов в океанской воде.
«Наша предпочтительная гипотеза — и в некотором смысле самая простая — заключается в том, что континентальное выветривание с суши началось спустя 3,2 миллиарда лет назад и начало сокращать количество тяжелых изотопов в океане», — говорит Джонсон.
Идея о том, что вода, циркулирующая через океаническую кору, отличается от того, как это происходит сегодня, вызывая разницу в составе изотопов, «не поддерживается скалами», говорит Джонсон.
«Изученная нами часть океанической коры, возраст которой составляет 3,2 миллиарда лет, выглядит точно так же, как гораздо более молодая океаническая кора».
Исследование показывает, что геологи могут строить модели и находить новые количественные способы решения проблемы — даже если эта проблема связана с морской водой 3,2 миллиарда лет назад, которую они никогда не увидят и не попробуют, говорит Джонсон.
Эти модели информируют нас об окружающей среде, в которой возникла и развивалась жизнь: «Без континентов и суши над уровнем моря единственное место, где могли бы развиваться самые первые экосистемы, было бы в океане».