Доказателства от древен участък от земната кора предполагат, че Земята някога е била воден свят, преди около три милиарда години. Ако е вярно, това ще означава, че учените трябва да преразгледат някои мисли за екзопланети и обитаемост. Те също така ще трябва да преразгледат своето разбиране за това как е започнал животът на нашата планета.
Нов документ представя тези резултати в списание Nature Geoscience. Заглавието на доклада е „ Ограниченото архейско континентално появяване, отразено в ранен архей18О-обогатен океан ” Съавтори са Boswell Wing от Университета на Колорадо, Боулдър, и неговият бивш студент след докторантура Бенджамин Джонсън в Щатския университет на Айова.
Работата е фокусирана върху район в австралийската пустош, наречен квартал Панорама. В този регион в северозападна Австралия има плоча от океанско дъно на възраст 3,2 милиарда години, която е обърната на своя страна. Парчето кора съдържа химически улики за морската вода на древната Земя.
„Няма проби от наистина древна океанска вода, но имаме скали, които са взаимодействали с тази морска вода и са запомнили това взаимодействие“, каза Джонсън в прессъобщение .
„Произходът и еволюцията на земната биосфера са оформени от физическата и химическата история на океаните.
От статията „Ограниченото архейско континентално възникване, отразено в ранен архей18О-обогатен океан.
Авторите искаха да подновят дебата за това как е изглеждала древната Земя и да открият нова основа в дискусията.
Във въведението на своята статия двамата автори казват: „Произходът и еволюцията на земната биосфера са били оформени от физическата и химическата история на океаните. Морските химически седименти и променената океанска кора съхраняват геохимичен запис на тези истории. Морските химически седименти, например, показват увеличение на техния18ИЛИ/16O съотношение през времето.”
Морските седименти са били добре проучени с течение на времето, но вместо това авторите на това изследване разглеждат древната кора. Древните океани съдържаха различни видове кислород, които след това бяха отложени в кората. Учените събрали над 100 проби от древната скала и я анализирали за два кислородни изотопа: кислород-16 и кислород 18. Те искали да намерят относителното количество на всеки изотоп в древната кора, за да го сравнят с количествата в седимента.
Впечатление на художника от ранната Земя. Кредит: NASA Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Техните резултати показват повече кислород-18 в земната кора, когато се е образувала преди 3,2 милиарда години, което означава, че океанът по това време е имал повече кислород-18. Двамата изследователи казват, че това означава, че когато се е образувала тази кора, не е имало континенти. Това е така, защото когато се образуват континенти, те съдържат глини и тези глини биха абсорбирали по-тежкия кислород-18. Така че, ако е имало континенти преди 3,2 милиарда години, техните проби от кора щяха да съдържат по-малко кислород-18.
Основният извод от тяхната работа е, че океаните на Земята са преминали през две различни състояния: едно преди формирането на континентите и едно след образуването на континентите.
Морските химически седименти са изследвани задълбочено, за да се опитат да сглобят образуването на континента на древната Земя. Както се казва в изследването, тези древни седименти включват „карбонати, фосфати, микрокристален силициев диоксид и железни оксиди. Тъй като тези минерали се образуват директно от водни видове, те могат да отразяват ?18О от водата, с която те съжителстват.” Седиментите са като архивен запис на Земята по това време, а по-старите седименти показват, че стойностите на кислород-18 се увеличават постоянно във времето, чак до днес. Но тази работа контрастира с това и авторите предполагат, че кислород-18 в морската вода намалява с времето.
Изобразяване от художник на водна екзопланета, обикаляща около далечна звезда червено джудже. Ново изследване показва, че Proxima b може да бъде особено водниста. Кредит: CfA
Двамата учени конструираха модел за древна Земя, показвайки, че „започването на континенталното изветряне в късната архея, преди между 3 и 2,5 милиарда години, би довело до18O-обогатен ранноархейски океан до ?18O стойности, подобни на тези на съвременната морска вода.” Така че едва след образуването на континентите, стойностите на кислород-18 биха могли да започнат да изглеждат като съвременни стойности.
Въпреки че това изследване сочи възможността древната Земя да бъде воден свят, това не означава, че планетата е била без никакви земни форми. Земи с размер на остров или дори микроконтиненти може да са съществували по това време, вулканични по природа и много скалисти. Но видовете огромни земни форми, които покриват Земята днес, богати на почва и с високи планински вериги, може да не са съществували. Ако имаха, съдържанието на кислород-18 щеше да прилича повече на днешното.
„Няма нищо в това, което направихме, което да казва, че не можете да имате малки, микроконтиненти, стърчащи от океаните“, каза Уинг в прессъобщение . „Ние просто не смятаме, че е имало глобално образуване на континентални почви, каквито имаме днес.
Авторите не предполагат, че тяхната работа е окончателното доказателство в продължаващата дискусия около ранната Земя. Те отбелязват, че това са други възможни причини за резултатите им.
Ако древните континенти са се образували много по-бавно от съвременните, това би могло да обясни несъответствието в кислород-18. Възможно е също така глините, които абсорбират кислород-18, да се образуват в самия океан, а не на континентите.
Това сочи към една трайна мистерия в науката за Земята: кога точно са се образували континентите?
Гондвана преди 420 милиона години. Кредит на изображението: от Fama Clamosa – собствена работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=67001070
Вероятно, според някои доказателства, континентите биха могли да се образуват само когато ядрото на Земята отделя топлина и се охлажда. Във всеки случай съвременните континенти не са се оформили чак след юрския период. Преди това единственият суперконтинент Гондвана покриваше около една пета от повърхността на Земята. Wing иска да изследва по-младите области на земната кора, за да се опита да определи по-ясно кога са се образували съвременните континенти.
Това изследване също засяга ранния живот на Земята и как и кога се е формирал. Ранните океани на Земята, подобно на съвременните океани, са действали като буфер, който „медиира климатичните обратни връзки между биосферата, атмосферата и геосферата през дълбоко време, помагайки да се осигури дългосрочна планетарна обитаемост“.
В тази илюстрация екзопланетата GJ 1214 b, вероятно океански свят, е показана между Земята и Нептун за сравнение. Кредит на изображението: От Aldaron, известен още като Aldaron – Собствена работа, включваща изображения на обществено достояние за референтни планети (вижте по-долу), вдъхновени от сравнението на размерите на Thingg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index. php?curid=8854174
Науката е нарисувала картина на това как може да е изглеждала ранната Земя и каква е била природата на океаните. Но далеч не е завършен. Всички доказателства са заровени, в скалата и във времето. И докато се стремим да разберем изменението на климата тук, на Земята, и докато разглеждаме по-добре и по-добре екзопланетите, всички тези въпроси за древната Земя, океаните и биосферата придобиват ново значение.
Както казват авторите в своя документ, „Една ранна Земя без възникващи континенти може да е приличала на „воден свят“, осигурявайки важно екологично ограничение за произхода и еволюцията на живота на Земята, както и възможното му съществуване другаде.'
„Историята на живота на Земята проследява наличните ниши“, каза Уинг. „Ако имате воден свят, свят, покрит с океан, тогава сухи ниши просто няма да бъдат налични.“
Повече ▼:
- Изследователска работа: Ограничено архейско континентално появяване, отразено в ранен архейски обогатен с 18O океан
- Съобщение за печата: Ранната Земя може да е била „воден свят“
- Уикипедия: океанска планета