Самые старые кристаллы показывают, что 4 миллиарда лет назад на Земле были океаны

Согласно новому исследованию, старейшие кристаллы в мире во время своего формирования подвергались воздействию как пресной, так и соленой воды. Это указывает на то, что на очень ранней Земле были как океаны, так и суша, на которой могла собираться дождевая вода. Такая ситуация предполагает, что древняя Земля была гораздо больше похожа на ту, которую мы знаем сегодня, и имела возможности для развития жизни.

Большинство реликвий ранней Земли уже давно прошли через мантию, не оставив ничего для исследования. Холмы Джек-Хиллз в Западной Австралии содержат кристаллы циркона возрастом до 4,4 миллиарда лет — так называемые гадейские цирконы. Они небольшие и связаны со значительно более молодыми осадочными породами, но это самые старые минералы на планете, и они дают важные подсказки о состоянии Земли, когда они формировались.

Многие цирконы имеют признаки образования в воде, а тип кислорода в них раскрывает природу воды. Океаны содержат воду, состоящую в основном из атомов кислорода-16, а также из небольшого количества кислорода-18. «Когда вода испаряется, кислород-16 испаряется сильнее», — говорят ученые, поскольку более легким молекулам легче уйти. Когда испаренные молекулы выпадают в виде дождя, в образовавшихся озерах снижается содержание кислорода-18.

Исследователи определили тип воды, в которой образовались цирконы, по соотношению их изотопов. Подавляющее большинство цирконов Джек-Хиллз, которые изучала команда, образовались либо внутри Земли, вообще без воздействия воды, либо под океаном. Однако небольшая часть имеет значения изотопов, соответствующие образованию в дождевой воде. Примечательно, что все они в изученной выборке датируются двумя периодами времени: узкой полосой около 3,4 миллиарда лет назад и 3,9–4,02 миллиарда лет назад.

Ученый-геолог из Университета Кертина и соавтор работы Хьюго Олирук отмечает, что исследование имеет значение для многих областей науки. «Это открытие не только проливает свет на раннюю историю Земли, но также предполагает, что массивы суши и пресная вода подготовили почву для процветания жизни в относительно короткие сроки – менее чем через 600 миллионов лет после образования планеты», – говорит он .

Ранее считалось, что в то время кора была погружена под океан; некоторые из самых ранних наземных форм жизни, которые были обнаружены, — это микробные рифы возрастом 3,48 миллиарда лет, известные как строматолиты. Но новое исследование предполагает, что суша, резервуары с пресной водой, круговорот воды и, возможно, даже жизнь на Земле возникли гораздо раньше, чем мы думали.

Это также подтверждает теорию «холодной ранней Земли», описанную геоученым из Университета Висконсин Джоном Вэлли, чья статья 2014 года назвала гадейские цирконы старейшим материалом Земли.

Теория предполагает, что вскоре после того, как море расплавленной породы планеты превратилось в кору, Земля стала достаточно прохладной, чтобы принять жидкую воду, океаны и гидросферу. Результаты знаменуют собой значительный шаг вперед в нашем понимании ранней истории Земли и открывают двери для дальнейших исследований происхождения жизни. Отсутствие пресноводных цирконов до 4,1 миллиарда лет назад или между двумя периодами также не доказывает, что в те времена не существовало суши. Возможно, их просто не хватает в той ограниченной выборке, с которой пришлось работать ученым.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.