Водный мир

Земля 3,2 миллиарда лет назад была «водным миром» с затопленными континентами. Такие данные были получены при анализе изотопов кислорода в древней океанской коре, которая в настоящее время находится на суше в Австралии.
Это может серьезно поменять представление о том, как произошла жизнь на планете.

«Ранняя Земля без зарождающихся континентов, возможно, напоминала „водный мир“, который создал важное экологическое препятствие для происхождения и развития жизни на Земле, а также ее возможного существования в других местах», — размышляют геологи Бенджамин Джонсон и Босвелл Винг в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Джонсон — доцент кафедры геологических и атмосферных наук в Университете штата Айова, а с некоторых пор ещё и научный сотрудник в университете Колорадо в Боулдере. Винг — доцент кафедры геологических наук в Колорадо. Исследование было поддержано грантами Национального научного фонда, а гранты Льюиса и Кларка из Американского философского общества обеспечили работы в Австралии.

Джонсон вспоминает, что его работа над проектом началась, когда он разговаривая с Вингом на конференциях, узнал о хорошо сохранившейся океанской коре, возраст которой составлял 3,2 миллиарда лет времён архейского эона (проходивший в течение периода от 4 до 2,5 миллиардов лет назад) в отдаленной части штата Западной Австралии. Предыдущие исследования обеспечили большую библиотеку геохимических данных.

Джонсон присоединился к исследовательской группе Винга и отправился самостоятельно наблюдать за океанской корой. Поездка 2018 года включала в себя полет в Перт и 17-часовой переезд на север в прибрежный район недалеко от Порт-Хедленда.

Взяв свои собственные образцы породы и покопавшись в библиотеке существующих данных, Джонсон создал сетку поперечного сечения значений изотопа кислорода и температуры породы.

Изотопы — это атомы одного и того же химического элемента с одинаковым количеством протонов в ядре, но с разным количеством нейтронов. В этом случае различия в изотопах кислорода, сохранившихся в древней породе, дают представление о взаимодействии породы и воды, происходивших миллиарды лет назад.

Получив двумерные сетки, основанные на данных о породах, Джонсон создал обратную модель для оценки изотопов кислорода в древних океанах.
Результат: древняя морская вода была больше обогащеyной примерно на 4 части на тысячу тяжелым изотопом кислорода (кислорода с восемью протонами и 10 нейтронами, записанного как 18O) по сравнению с безледным современным океаном.

Как объяснить это уменьшение тяжелых изотопов с течением времени?

Джонсон и Винг предлагают два возможных сценария развития событий:

  • 1. Круговорот воды в древней океанской коре отличался от современной морской воды гораздо более высокими температурными взаимодействиями, которые могли бы обогатить океан тяжелыми изотопами кислорода.
  • 2. Циркуляция воды по континентальной породе моглf бы снизить процент тяжелых изотопов в океанской воде.

«Наша предпочтительная гипотеза — и в некотором смысле самая простая — заключается в том, что эрозия континентальной порода с суши началась 3,2 миллиарда лет назад и дало начало сокращению количества 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 горными породами», — сказал Джонсон.

«Изученная нами часть океанической коры, возраст которой составляет 3,2 миллиарда лет, выглядит точно так же, как и намного более молодая океаническая кора».

Джонсон подметил, что исследование демонстрирует, что геологи могут создавать модели и находить новые количественные способы решения проблемы — даже когда эта проблема связана с морской водой, которая была 3,2 миллиарда лет назад, даже если они никогда не смогут её увидеть и попробовать.

И, по словам Джонсона, 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».

Основа статьи

Добавить комментарий